SE533083C2 - Förfarande för framställning av halvledaranordning - Google Patents

Förfarande för framställning av halvledaranordning

Info

Publication number
SE533083C2
SE533083C2 SE0900641A SE0900641A SE533083C2 SE 533083 C2 SE533083 C2 SE 533083C2 SE 0900641 A SE0900641 A SE 0900641A SE 0900641 A SE0900641 A SE 0900641A SE 533083 C2 SE533083 C2 SE 533083C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
impurity
type
layer
impurity concentration
residual impurities
Prior art date
Application number
SE0900641A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0900641L (sv
Inventor
Rajesh Kumar Malhan
Adolf Schoener
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of SE0900641L publication Critical patent/SE0900641L/sv
Publication of SE533083C2 publication Critical patent/SE533083C2/sv

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/40—Alloying of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, with a semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02378—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • H01L21/203—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy using physical deposition, e.g. vacuum deposition, sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • H01L21/203—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy using physical deposition, e.g. vacuum deposition, sputtering
    • H01L21/2033—Epitaxial deposition of elements of Group IV of the Periodic System, e.g. Si, Ge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/46—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428
    • H01L21/461—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting

Description

20 25 30 35 533 G83 nad en beläggning av ett tillväxtmaterial. varvid susceptorn är anordnad att uppta ett halvle- darsubstrat; placering av haivledarsubstratet för en första uppsättning i CVD-apparaten; och successiv formning av ett första orenhetsskikt och ett andra orenhetsskikt för den första upp- sättningen över haivledarsubstratet för den första uppsättningen genom användning av CVD- apparaten; och placering av halvledarsubstratet för en andra uppsättning i CVD-apparaten; och successiv formning av det första orenhetsskiktet och det andra orenhetsskiktet för den andra uppsättningen över haivledarsubstratet för den andra uppsättningen genom använd- ning av CVD-apparaten, varvid det första orenhetsskiktet för var och en av de första och andra uppsättningarna har en första typ av ledningsförmåga och första orenhetskoncentra- tion, varvid det andra orenhetsskiktet för var och en av de första och andra uppsättningarna har en andra typ av ledningsförmåga och en andra orenhetskoncentration. Förfarandet kän- netecknas av att åtminstone en av en första process för avlägsnande av kvarvarande oren- heter och en andra process för avlägsnande av kvarvarande orenheter genomförs som en process för avlägsnande av kvarvarande orenheter; varvid processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter genomförs mellan forrnningen av det andra orenhetsskiktet för den första uppsättningen och formningen av det första skiktet för den andra uppsättningen när den andra orenhetskoncentrationen är inställd högre än den första orenhetskoncentrationen, och genomförs mellan formningen av det första skiktet för den första uppsättningen och formningen av det andra skiktet för den andra uppsättningen när den andra orenhetskon- centrationen är inställd lägre än den första orenhetskoncentrationen; varvid den första pro- cessen för avlägsnande av kvarvarande orenheter innefattar en etsningsprocess för etsning av en yta av beläggningen av tillväxtmaterial vid en första temperatur, varvid den första tem- peraturen är högre än tillväxttemperaturen för de första och andra orenhetsskikten, och en bakningsprocess för upphettning av en insida av CVD-apparaten vid en andra temperatur ef- ter etsningsprocessen, varvid den andra temperaturen är högre än tillväxttemperaturerna för de första och andra orenhetsskikten; och varvid den andra processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter innefattar en deponeringsprocess för deponering av ett tredje oren- hetsskikt på ytan av beläggningen hos tillväxtmaterialet hos den inre behållaren vid en till- växthastighet som är större än de för de första och andra orenhetsskikten, varvid det tredje orenhetsskiktet har antingen den första eller den andra typen av ledningsförmåga, varvid ty- pen av ledningsförmåga för det tredje orenhetsskiktet är inställd identisk med den andra ty- pen av ledningsförmåga när den andra orenhetskoncentrationen är inställd lägre än den för- sta orenhetskoncentrationen.
Enligt det ovan angivna framställningsförfarandet är, eftersom processen för avlägs- nande av kvarvarande orenheter genomförs, det möjligt att avlägsna orenheter eller begrän- sa orenheterna till det deponerade tredje orenhetsskiktet, varvid orenheterna som skall av- 10 15 20 25 533 033 lägsnas eller begränsas är de som kvarstannar pà ytan av beläggningen av tillväxtmaterial eller kvarstannar på CVD-apparaten exempelvis. När det andra orenhetsskiktet formas eller halvledarsubstratet för nästa uppsättning framförs in i CVD-apparaten efter processen för av- lägsnande av de kvarvarande orenheterna, är det därför möjligt att tillåta tillväxt av orenhets- skikt, medan samtidigt begränsas en inverkan från tidigare använda dopningsorenheter. För- farandet förmår följaktligen begränsa dopningsorenheter för ett tidigare format orenhetsskikt fràn att bli införlivat i ett senare format orenhetsskikt när ett flertal orenhetsskikt med olika ty- per av ledningsförmàga formas successivt.
Ovan angivna och andra ändamål, särdrag och fördelar med föreliggande uppfin- ning, framgår tydligare från följande detaljerade beskrivning med hänvisning till bifogade rit- ningar, på vilka Fig. 1 är en schematisk tvärsnittsvy visande en JFET (Junction Field Effect Transis- tor) av vertikal typ framställd genom ett förfarande för framställning av en halvledaranordning enligt en exemplifierad utföringsform av föreliggande uppfinning; Fig. 2 är en schematisk tvärsnittsvy illustrerande en CVD-apparat för tillväxt av olika SiC-skikt pà en JFET av vertikal typ; Fig. 3 ett diagram visande en orenhetskoncentration som funktion av en flödeshas- tighet (sccm) hos N; vid ett fall av tillväxt av ett skikt av N-typ på 4H-SiC “a”-sida och Si-sida med en från-vinkel (off angle) av 8 grader; Fig. 4 är en schematisk tvärsnittsvy illustrerande en varierad typ av JFET under pro- duktion, varvid tvärsnittsvyn visar ett fall efter formning av ett ”second gate"-skikt av Pïtyp; Fig. 5 är ett diagram illustrerande profiler hos en etsningsprocess och en baknings- process; Fig. 6 är ett diagram illustrerande en carrier-koncentration hos en Schottky-diod som funktion av ett djup från en yta av ett skikt av N'-typ; Fig. 7 är ett diagram illustrerande en kapacitans mellan elektroder hos en Schottky- diod; Fig. 8 är ett diagram illustrerande en konduktans mellan elektroder hos en Schottky- diod; och 10 15 20 25 30 533 083 Fig. 9 är ett diagram illustrerande ett resultat av en SlMS-analys av en orenhetskon- centration av P-typ som funktion av ett djup mätt i en riktning vinkelrätt till en yta hos ett andra gate-skikt av P*-typ. lnförlivandet av kvarvarande dopningsorenheter i det senare formade orenhetsskik- tet och nackdelar förenande med införlivandet beskrivs nedan i detalj med hänvisning till ett specifikt exempel och experimentella resultat.
Den successiva formningen av de flerfaldiga orenhetsskikten med olika typer av ledningsförmåga i samma CVD-apparat kan genomföras vid tillverkning av en JFET av verti- kal typ med en dikesstruktur med användning av kiselkarbid.
Närmare bestämt kan, som visas ifig. 1 framställas en JFET av vertikal typ genom: laminering av ett drift-skikt 2 av Nltyp, ett första gate-skikt 3 av Pïtyp, ett område 4 av N'-typ/P'-typ med en Nltyp eller P'-typ, och ett source-område 5 av Nïtyp över ett substrat 1 av Nïtyp; formning av en dike 6 som genomtränger source-området 5 av Nïtyp, området 4 av Nltyp/Pltyp och det första gate-skiktet 3 av Pïtyp och vilken når drift-skiktet 2 av Nltyp; och placering av ett kanalskikt av N'-typ och ett andra gate-skikt 8 av Pïtyp i nämnda dike 6.
I enlighet med ovannämnda JFET av vertikal typ formas efter forrnningen av kanalskiktet 7 av N'-typ det andra gate-skiktet 8 av P*-typ i samma CVD-apparat 20. Dessutom formas efter formningen av det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp kanaI-skiktet 7 av N'-typ och det andra gate- skiktet 8 av Pïtyp i en wafer av en annan awikande uppsättning. Följaktligen införlivas det kväve (N) som använts som dopningsmedel vid formningen av kanal-skiktet 7 av Nïtyp i det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp, eller införlivas det aluminium (Al) som använts som dop- ningsmedel för formning av det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp i kanal-skiktet 7 av N'-typ. lnförlivningen enligt ovan uppträder eftersom dopningsorenheterna för det tidigare formade orenhetsskiktet kvarstannar vid en inre vägg av en kolbehållare anordnad i CVD- apparaten 20 eller kvarstannar i en atmosfär inuti kolbehållaren, och eftersom de kvarvaran- de orenheterna är införlivade i formningen av nästa orenhetsskikt.
För att ta itu med ovan angivna nackdel kan när en ledande typ av ett orenhetsskikt ändras vid formningen av flera orenhetsskikt de kvarvarande orenheterna i CVD-apparaten avlägsnas genom att en bakningsprocess genomförs i CVD-apparaten. Alternativt kan de kvarvarande orenheterna avlägsnas genom etsning av en yta av en SiC-beläggning på så- dant sätt, att en temperatur ökar till en tillväxttemperatur hos ett orenhetsskikt som skall for- mas i en efterföljande process medan tillförseln av ràmaterialgas avstängs (se följande hän- visning: "Nitrogen doping of epitaxial SiC: Experimental Evidence of the re-incorporation of 10 15 20 25 30 533 083 etched nitrogen during growth", J. Meziere. P. Ferret, E. Blanquet, M. Pons, L.Di Cioccio, och T. Billon, Material Science Forum, vols. 457 - 460 (2004), sid.731-734).
Det har emellertid bekräftats att ovan beskrivna bakningsprocess inte kan helt av- lägsna de kvarvarande orenheterna. Särskilt kvarvarande orenheter av P-typ har befunnits svåra att avlägsna när ett andra andra gate-skikt 8 av P1-typ för en uppsättning och ett kanal- skikt 7 av N'-typ för en annan uppsättning formas successivt, motsvarande formningen av ett skikt av N-typ med en låg orenhetskoncentration efter forrnningen av ett skikt av P-typ med en hög orenhetskoncentration.
Avseende ovan konfigurerad vertikal typ av JFET har närmare bestämt uppfinnaren undersökt en carrier-koncentration längs en linje som passerar det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp, kanal-skiktet 7 av N'-typ och drift-skiktet 2 av N'-typ. I enlighet med uppfinnarens kon- troll uppträder i vissa fall införlivande av kvarvarande Al som förblir l ett inledande tillväxtsta- dium för kanal-skiktet 7 av Nïtyp. l vissa fall minskar en carrier-koncentration och kanal- skiktet 7 av N'-typ inverteras till en P-typ.
För undanröjande av ovan angivna nackdelar framställdes en Schottky-diod enligt följande: genomförande av en bakningsprocess efter formning av det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp; därefter extrahering av substratet; placering av exempelvis ett substrat av Nïtyp med en orenhetskoncentration av 1 x 10" cm'3 i CVD-apparaten 20; tillväxt av ett skikt av N'-typ på substratet av Nïtyp, så att skiktet av N'-typ har samma koncentration som ett kanal-skikt av Nltyp, närmare bestämt 4 x 1016 cm'3; och placering av ett flertal elektroder på en baksida av Nïsubstratet vid flera ställen hos en wafer och placering av en Schottky-elektrod på skik- tet av Nïtyp. l ovanstående införs en trimetylalminium (i det följande betecknad TMA-gas) i CVD-apparaten 20 under 2 timmar och 20 minuter vid en flödeshastighet av 100 sccm, och ett gasförhållande C/Si inställs till 0,7. En koncentrationfördeining för den framställda Schott- ky-dioden uppmäts från en yta av skiktet av Nltyp. Vidare mäts en kapacitans och en kon- duktans mellan elektroder hos Schottky-dioden. Mätresultaten visas i fig. 6, 7 och 8.
Som visas i fig. 6, är en carrier-koncentration i närheten av substratet av Nïtyp läg- re än ett màl- eller börvärde. Fastän skiktet av N'-typ har eftersträvats att ha en orenhetskon- centration i ett område mellan 4 x 1016 cm* och 6 x 1016 cm'3, har närmare bestämt carrier- koncentrationen faktiskt målvärdet endast i ett ytområde (ett djup mellan 1,5 pm och 1.0 pm hos skiktet hos Nltyp och carrier-koncentrationen sänks till 5 x 1015 cm* eller mindre i ett område motsvarande ett inledande tillväxtstadium hos skiktet hos Nltyp. Awikelsen ovan beror på avlägsnandet av kvarvarande Al, och visar ett inflytande från kvarvarande Al. Det 10 15 20 25 30 533 083 bör noteras att en avståndsvariation i fig. 6 från en yta av skiktet N'-typ till en yta hos substra- tet av N"-typ orsakas av en filmtjockleksvariation hos skiktet hos N'-typ.
Som vidare visas genom den tjocka linjen ifig. 7 får, fastän en kapacitans Cp hos Schottky-dioden bör helt enkelt minska med ökande páförd negativ spänning Vp när inga orenheter av P-typ är införlivade i skiktet av Nïtyp och substratet Nïtyp, faktiskt kapacitan- sen Cp större värde från ett bestämt medelvärde av denna pàförda negativa spänning Vp.
Denna awikelse orsakas även av införlivandet av kvarvarande Al. På motsvarande sätt, som visas i tig. 8, fastän konduktansen Gp ska vara mindre än eller lika med 1 uS vid frånvaro av införlivande, blir konduktansen Gp större och överstiger 1 uS. Denna awikelse orsakas lika- så av införlivandet av kvarvarande Al. Resultaten av kapacitansen Cp och konduktansen Gp demonstrerar även en inverkan av det kvarvarande Al. Det bör noteras att en kapacitansva- riation och en konduktansvariation befintliga i tig. 7 och 8 orsakas av ovan beskrivna tjock- leksvariation hos skikt av N-P-typ.
Resultat visade i fig. 9 är från SIMS-analys av en orenhetskoncentration av P-typ från en yta av det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp i en riktning vinkelrät till substratet. Resulta- ten bekräftar att, medan drift-skiktet 2 av N'-typ har en orenhetskoncentration av Pltyp av omkring 1 x 1015 cm'3, har kanal-skiktet 7 N'-typ en orenhetskoncentration av P-typ av 1 x 1016 cm” eller mer, vilket är större än den hos drift-skiktet 2 av Nïtyp med en tiopotens. På grund av en inverkan av orenheter av P-typ kan följaktligen onödigtvis en kanal-resistans hos kanal-skiktet 7 av N'-typ bli stor, och det blir svårt att förse en JET med en önskad karakteri- stik.
När ytan hos SiC-beläggningen är djupt etsad, kan det vara möjligt att minska de kvarvarande orenheterna av P-typ. När mängden etsning ökar, försvinner emellertid SiC- beläggningen snabbare. Den djupa etsningen kan följaktligen vara en faktor som minskar en livslängd hos kolbehàllaren och är därför inte föredragbar.
Ovan har diskussionen handlat om inverkan av orenheter av P-typ pà skiktet av N- typ vid ett fall av formning av skiktet av N-typ med en lägre orenhetskoncentration efter form- ningen av skiktet av P-typ med en hög orenhetskoncentration. En liknande diskussion kan även tillämpas på en inverkan av orenheter av N-typ vid ett fall av formning av skiktet av P- typ med en hög orenhetskoncentration efter formningen av N-typ med en lägre orenhet, fast- än inverkan är mindre jämfört med ovan redovisat fall. Fastän SiC används såsom ett exem- pelfall i ovan beskrivna diskussion, kan en liknande diskussion tillämpas på ett halvledarma- terial uppvisande ett stort bandgap, såsom ll-V GaN, diamant och liknande. 10 15 20 25 30 533 383 Mot bakgrund av ovan angivna och andra punkter redovisas nedan exempel pà utfö- ringsformer med hänvisning till bifogade ritningar.
I föreliggande utföringsform tillämpas ett förfarande för framställning av en halvle- daranordning för tillverkning av en JFET av vertikal typ.
Fig. 1 är en schematisk tvärsnittsvy illustrerande en vertikal typ av JFET som produ- ceras genom ett förfarande för framställning av en halvledaranordning enligt den föreliggan- de utföringsformen. Som visas i fig. 1 formas den vertikala typen av JFET genom använd- ning av ett substrat 1 av Nïtyp framställt av SiC. En huvudyta hos substratet 1 av Nïtyp har exempelvis en SiC-yta med en från-vinkel av 8 grader. På huvudytan är format ett drift-skikt 2 av N'-typ genom epitaxial tillväxt. Vidare formas på drift-skiktet 2 av N'-typ ett första gate- skikt 3 av Pïtyp. Det första gate-skiktet 3 av Pïtyp har en orenhetskoncentration i ett områ- de exempelvis mellan 1 x 1019 cm* och 1 x 10211 cm”.
Pâ det första gate-skiktet 3 av P1-typ formas området 4 av N'-typ/P'-typ. Området 4 av N'-typ/P'-typ är av N'-typ eller P'-typ och har en orenhetskoncentration i ett område av ex- empelvis mellan 1 x 1015 om* och 1 x 1016 cm'3. På området 4 av Nltyp/Pltyp är format ett source-omrâde 5 av N1-typ. Source-området 5 av N'-typ har en orenhetskoncentration i ett område av exempelvis mellan 1 x 1019 cm'3 och 'l x 10211 cm'3. vilket är större än orenhets- koncentrationen av området 4 av N'-typ/P'-typ. Området 4 av N'-typ/P'-typ är format i exem- pelvis en skiktform vars tjocklek är exempelvis omkring 0.2 pm. Fastän området 4 N'-typ/P'- typ inte alltid behöver vara nödvändigt om source-området 5 av N1-typ och det första gate- skiktet 3 av P*-typ är direkt förbundna, leder påförande av negativ spänning för avstängning av den vertikala typen av JFET till påförande av en negativ spänning på en PN-förgrenlng uppvisande en hög orenhetskoncentration. Följaktligen kan inte en hög genombrottsspän- ning tillhandhållas vid frånvaro av området 4 av Nïtyp/Pïtyp. Mot bakgrund av ovan angivna fall är området 4 av N'-typ/P'-typ med en lägre orenhetskoncentration anordnat mellan PN- förgreningen, så att en föredragen NiF-struktur formas och genombrottsspänningen förbätt- ras.
En dike 6 formas i ett halvledarsubstrat där ovan beskrivna orenhetsskikt 2-4 formas över substratet 1 av Nïtyp. Nämnda dike 6 genomtränger source-området 5 av Nïtyp, om- râdet 4 av Nltyp/Pltyp och det första gate-skiktet 3 av Pïtyp, och når drift-skiktet 2 av N'- typ. En bottenyta av nämnda dike 6 har en "Si”-yta liknande huvudytan och en sidovägg hos nämnda dike 6 har en “a”-yta. Vid insidan av diket 6 är i följd anordnade ett kanal-skikt 7 av Nltyp och ett andra gate-skikt 8 av P1-typ. En orenhetskoncentration hos skiktet 7 av N'-typ är närvarande i ett område av exempelvis mellan 1 x 1015 cm* och 1 x 1016 cm”. En oren- 10 15 20 25 30 533 083 hetskoncentration hos det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp är närvarande i ett område om ex- empelvis mellan 1 x 1018 om* och 1 x 1019 om” En source-elektrod 9, en första gate-elektrod 10 och en andra gate-elektrod 11 är lokaliserade på en huvudutsida av substratet. Source-elektroden 9 är elektriskt förbunden med source-området 5 av Nïtyp. Den första gate-elektroden 10 är elektriskt förbunden med det först gate-skiktet 3 Pïtyp. Den andra gate-elektroden 11 är elektriskt förbunden med det andra gate-skiktet 8 av Pfltyp. En drain-elektrod 12 är lokaliserad på en bakre utsida av sub- stratet och är elektriskt förbunden med substratet av 1 av Nïtyp. Det bör noteras att en mel- lanskiktad isoleringsfilm (ej visad på ritningarna) elektriskt isolerar source-elektroden 9, den första gate-elektroden 10 och den andra gate-elektroden 11 från varandra. Vidare kan en elektrisk potential hos den första gate-elektroden 10 och den hos den andra gate-elektroden 11 regleras oberoende av varandra, Fastän vidare fig. 1 kan illustrera det fall som om den första gate-elektroden 10 vore anordnad på en sidoyta av det första gate-skiktet 3 av Pïtyp, är ett faktiskt arrangemang sådant att ett dike etc. är format för att genomtränga source- omrâdet 5 av N*-typ och omrâdet 4 av N'-typlP'-typ och nå det första gate-skiktet 3 av Pïtyp, och därigenom är den första gate-elektroden 10 elektriskt förbunden med det första gate- skiktet 3 av N'-typ.
Den JFET pà vilken förfarandet för framställning av en halvledaranordning enligt fö- religgande uppfinning tillämpas, har ovan beskrivna konfiguration. Som beskrivs nedan, for- mas i följd enligt framställningsförfarandet för den vertikala typen av JFET, kanal-skiktet 7 av Nltyp och det andra gate-skiktet 7 av Pïtyp med olika typer av ledningsförmàga i samma CVD-apparat 20, och därefter, i samma CVD-apparat 20, formas upprepat kanal-skikt 7 av N' -typ och andra gate-skikt 8 av Pïtyp för andra uppsättningar. Enligt framställningsförfarandet för föreliggande uppfinning är det vidare möjligt att begränsa en inverkan av orenheter av P- typ på kanal-skiktet 7 vid formningen av det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp pà kanal-skiktet 7 av N'-typ, och följaktligen kan nämnda JFET av vertikal typ ha en önskad JFET-karakteristik.
Nedan beskrivs ett förfarande för tillverkning av en JFET av vertikal typ tillsammans med skäl varför ovan angivna fördelar kan åstadkommas.
Fig. 2 är en schematisk tvärsnittsvy visande en CVD-apparat 20 för tillväxt av olika SiC-skikt hos en JFET av vertikal typ. CVD-apparaten 20 kan användas för formning av drift- skiktet 2 av N'-typ, det första gate-skiktet 3 av Pïtyp, området 4 av Nltyp/Pltyp och source- området 5 av Nïtyp. l föreliggande utföringsform används emellertid CVD-apparaten 20 för upprepad formning av kanal-skikten 7 av N'-typ och de andra gate-skikten 8 av Pïtyp för flerfaldiga uppsättningar. 10 15 20 25 30 533 083 CVD-apparaten 20 kan innefatta en sådan kall väggreaktor som är utrustad med ett vattenkylande eller ett luftkylande arrangemang vid en periferi hos en kvartsbehållare eller en rostfri behållare. Alternativt kan CVD-apparaten 20 innefatta en sådan hetväggsreaktor som har en behållare vars sidovägg är belagd med grafit och som uppnår höga temperaturer mel- lan 1500 och 1700 grader C till följd av induktionsupphettning, vilka höga temperaturer mat- char ett SiC-substrat. Eftersom en inverkan av de kvarvarande orenheterna kan bli ett myck- et allvarligare problem i hetväggsreaktorn än i kallväggsreaktorn när orenhetsskikten av olika ledningsförmåga växer, används hetväggsreaktorn här såsom ett exempel.
Som visas i fig. 2, innefattar CVD-apparaten 20 en kolbehàllare 21, vilken tjänstgör som en inre behållare. en induktionsspole 22 som omger kolbehållaren 21 och en susceptor 23 lokaliserad vid insidan av kolbehållaren 21. Ett substrat för epitaxial tillväxt kan vara pla- cerat på en yta av susceptorn 23. Temperaturinställning kan vara möjlig genom användning av induktionsspolen 22, så att en temperatur kan vara obetydligt högre än temperaturerna (t.ex. mellan 1500 grader C och 1600 grader C) i ett fall där substratet är placerat på ytan av susceptom 23 och Si-ytan är tillväxtyta. En SiC-beläggning för tillförsel av råmaterial för till- växt är anordnad på en innervägg av kolbehållaren 21 för att hindra att en tillväxtatmosfär blir kolrik.
Kolbehàllaren 21 innefattar vidare ett introduktionsrör 25 (ej visat). introduktionsröret kan innefatta en råmaterialgas som silan och propan etc. samt en transportgas (carrier gas) såsom H2 (väte) eller He (helium). Råmaterialgasen tjänstgör som en föregångare (precur- sor) av ett SiC-råmaterial. Dessutom kan introduktionsröret 25 införa ett dopningsmedel för orenhet av N-typ, såsom N (kväve) och ett dopningsmedel för orenhet av P-typ såsom TMA.
Vidare kan introduktionsröret 25 införa en etsande gas (t.ex. HCl) i syfte att undanröja en in- verkan av kvarvarande orenheter. Kolbehåliaren 21 innefattar vidare en tryckinställningsen- het (ej visad), såsom en vakuumenhet. Tryckinställningsenheten kan inställa trycket i kolbe- hållaren i ett område mellan 100 hPa och 500 hPa.
Drift-skiktet 2 av N'-typ, det första gate-skiktet 3 av Pïtyp, området 4 av N'-typ/P'- typ och source-området 5 av N'-typ formas över substratet 1 av Nïtyp genom epitaxial till- växt. Därefter fomias diket 6 i halvledarsubstratet genom en fotolitografisk etsningsprocess och halvledarsubstratet placeras i CVD-apparatens 20 susceptor 23. Kanal-skiktet 7 av N'- typ och det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp formas genom införing av gasen tjänstgörande som föregångare för SiC-råmaterialet, transportgasen och dopningsmedlet för orenheter av Nltyp eller Pïtyp. 10 15 20 25 30 533 D83 10 Vid formningen av kanal-skiktet 7 av N'-typ inställs en temperatur till 1600 grader C eller mer, t.ex. 1650 grader C genom inställning av induktionsspolen 22 i syfte att förbättra en migreringseffekt, och ett atmosfärstryck inställs till 200 hPa genom användning av en inställ- ningsenhet för atmosfärstryck. Därefter införs Ng-gasen tjänstgörande som dopningsmedel för orenheterna av N-typ tillsammans med transportgasen och gasen tjänstgörande som fö- regångare för SiC-râmaterialet. Därigenom formas kanal-skiktet 7 av N'-typ till en tjocklek mellan 0,1 um och 0.5 um. Vid ovannämnda förlopp inställs C/Si-förhàllandet till 0,7 och flö- deshastigheten hos Ng inställs på basis av karakteristika visade i fig. 3 i enlighet med en önskad orenhetskoncentration hos kanal-skiktet 7 av Nltyp.
Fig. 3 visar en orenhetskoncentration som en funktion av en flödeshastighet (sccm) hos NZ, varvid orenhetskoncentrationen realiseras när ett skikt av N-typ tillväxer på 4H-SiC Si-ytan och en “a“-yta med en från-vinkel av 8 grader.
Hos den vertikala JFET-typen enligt föreliggande utföringsform tillväxer en del av kanal-skiktet 7 av Nltyp på en sidoyta av diket 6, dvs. tillväxer på "a"-ytan och kan tiänstgöra som en kanal. Flödeshastigheten hos NZ är inställd så att den del av kanal-skiktet 7 av N'- typ, vilken del är formad på sidoytan av diket 6, har en orenhetskoncentration mellan 1 x 1015 cm"°' och 1 x 1015 cm'3.
Som visas i fig. 3 är en orenhetskoncentration hos det skikt av N-typ som tillväxer på ”a"-ytan 1,5 gånger så stor som den hos skiktet av N-typ som tillväxer pâ SiC-ytan. I den ver- tikala typen av JFET enligt föreliggande utföringsform föredras mätning av den del av kanal- skiktet 7 av N'-typ som tillväxer på sidoytan av diket 6. Det är emellertid svårt att noggrant mäta en orenhetskoncentration av den del som tillväxer på sidoytan av diket 6. För mätning av delen av kanal-skiktet 7 av N-typ, uppskattas sålunda en orenhetskoncentration av den del av kanal-skiktet 7 av Nïtyp som tjänstgör som en kanal, så att en orenhetskoncentration av en del av kanal-skiktet 7 av N'-typ formad på den bottenyta som är SiC-ytan uppmäts, varvid därefter den uppmätta orenhetskoncentrationen multipliceras med en faktor 1,5.
Därefter formas det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp. I förfarandet ovan kan genomfö- ras en process för avlägsnande av kvarvarande NZ, varvid det kvarvarande Nz innefattar res- ter av formningen av kanal-skiktet 7 av Nïtyp. Eftersom orenhetskoncentrationen av kanal- skiktet 7 av N'-typ är tillräckligt mindre än (approximativt 1/10 av) orenhetskoncentrationen hos det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp, även om kvarvarande Ng vore införlivat i det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp, skulle inte uppstå något problem med stor ändring i carrier- koncentrationen hos det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp eller ett problem med inversion av det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp i ett skikt av N-typ. Utan att genomföra processen med att av- 10 15 20 25 30 533 H33 11 lägsna det kvarvarande NZ är det sålunda möjligt att genomföra en process för formning av det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp.
Vid formningen av det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp inställs närmare bestämt även induktionsspolen 22 genom inställning av en temperatur till1600 grader C etter mer i syfte att förbättra en migrationseffekt i filmformningen. Vidare inställs ett atmosfärstryck till 500 hPa genom användning av inställningsenheten för atmosfärstryck. Därefter införs en TMA-gas tjänstgörande som ett dopningsmedel för orenheter av P-typ tillsammans med en transport- gas och en gas tjänstgörande som en föregångare för SiC-råmaterial. l förfarandet enligt ovan inställs ett C/Si-förhållande till 1,0 och en flödeshastighet hos TMA inställs till 100 sccm.
Därigenom inbäddas kanal-skiktet 7 av N'-typ och det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp i diket 6, som visas i fig. 4, vilken illustrerar ett tvärsnitt efter formningen av det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp.
Därefter extraheras halvledarsubstratet från CVD-apparaten 20. En del av kanal- skiktet 7 av N'-typ och en del av det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp, delar vilka formas vid ut- sidan av diket 6, avlägsnas och tillplattas genom CMP (Chemical Mechanical Polishing), så att en yta av source-omrâdet 5 av Nïtyp exponeras. Därefter, genom användning av ett känt förfarande, formas en isolerande mellanskiktsfilm, en source-elektrod 8, en första gate- elektrod 10 och en andra gate-elektrod 11, samt även en drain-elektrod 12. Genom ovan be- skrivna processer kan tillverkas den vertikala typen av JFET som visas i fig. 1.
Efter det att det andra gate-skiktet 8 av P"-typ är format och halvledarsubstratet är extraherat från CVD-apparaten 20, transporteras halvledarsubstratet för nästa uppsättning till CVD-apparaten 20, och en process för formning av kanal-skiktet 7 av N'-typ och det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp genomförs på samma sätt som använts i föregående uppsättning.
Om i ovan angivna processer, processen överförs till processen för formning av ka- nal-skiktet 7 av N'-typ och det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp för nästa uppsättning utan ge- nomförande av någon process efter forrnningen av det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp för den föregående uppsättningen, kan orenheterna av P-typ vilka kvarstår efter formningen av det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp med en hög orenhetskoncentration av P-typ införlivas i kanal- skiktet 7 av N'-typ med en làg orenhetskoncentration av N-typ. l ett sådant fall blir det svårt att tillhandahålla en önskad JFET-karakteristik. Mot bakgrund av denna svårighet genomförs nedan beskrivna processer för avlägsnande av kvarvarande orenheter.
Som en första process för avlägsnande av kvarvarande orenheter genomförs en etsningsprocess och en bakningsprocess. Etsningsprocessen används för avlägsnande av en yta av SiC-beläggningen 24 på kort tid, varvid SiC-beläggningen 24 lokaliseras på inner- 10 15 20 25 30 35 533 083 12 väggen av den i CVD-apparaten 20 anordnade kolbehållaren 21. Etsningsprocessen innefat- tar en upphettningsprocess för ökning av en temperatur till en epitaxial tillväxttemperatur för SiC eller mer under införande av en etsningsgas såsom HCl etc. och en transportgas såsom He etc. Bakningsprocessen innefattar en upphettningsprocess för ökning av en temperatur till en epitaxial tillväxttemperatur för SiC eller mer utan avstängning av införandet av en oren- hetsgas och en gas tjänstgörande som en föregångare för ett SiC-råmaterial såsom silan och TMA.
Närmare bestämt, som visas genom profiler för etsningsprocessen och baknings- processen i fig. 5, ökas före etsningsprocessen en temperatur i CVD-apparaten 20 upp tili ett värde, t.ex. upp till 1650 grader C, i ett område mellan 1600 grader C och 1700 grader C i en inert gasatmosfär såsom Ar-atmosfär och liknande. Därefter etsas SiC-beläggningen 24 un- der en kort tid av 5 minuter eller mindre, närmare bestämt 1 - 5 minuter, genom införing av en etsande HCl-gas tillsammans med en gas av H2, He eller liknande.
Följande på ovan beskrivna processer genomförs bakningsprocessen i den inerta gasatmosfären, såsom en Ar-atmosfär under 30 minuter eller mindre vid samma temperatur. l bakningsprocessen avstängs införandet av gas tjänstgörande som föregångare för SiC- råmaterialet och dopningsgasen, varvid det är möjligt att hindra orenheterna för att införlivas i ytan av SiC-beläggningen 24. l ovan angivna första process för avlägsnande av resterande orenheter kan följaktligen etsningsprocessen huvudsakligen avlägsna de kvarvarande oren- heterna av P-typ som kvarstannar på ytan av SiC-beläggningen 24, varvid bakningsproces- sen kan avlägsna de kvarvarande orenheterna av P-typ som kvarstannar i atmosfären i be- hållaren 21.
Såsom den andra processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter installeras en dummy-wafer i susceptorn 23 för att skydda susceptorn 23 och ett orenhetsskikt depone- ras på ytan av SiC-beläggningen 24 och en sida hos dummy-wafern, medan orenhetsskiktet är dopat med orenheter uppvisande samma typ av ledningsförmåga som ett orenhetsskikt som är planerat att därefter deponeras. Exempelvis genomförs deponeringen av orenhets- skiktet i den andra processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter under 30 minuter eller mindre vid en tillväxthastighet mellan 5 um/h och 10 um/h, företrädesvis mellan Sum/h och 7 umíh, vilket är snabbare än en typisk tillväxthastighet för ett orenhetsskikt. Depone- ringen av orenhetsskiktet genomförs så, att en tjocklek blir approximativt mellan 2 um och 3 um och så att en orenhetskoncentration blir liknande den för kanal-skiktet 7 av N-typ. Det bör noteras att ovan angivna deponeringsprocess skiljer sig från så kallad dummy-deposition, ef- tersom orenheter dopas. När orenhetsskiktat dopat med orenheter av N-typ formas på ovan angivna deponeringssätt, kan kvarvarande orenheter av P-typ kompensera vid ett inledande 10 15 20 25 30 533 083 13 tillväxtskede för orenhetsskiktet dopat med orenheter av N-typ, varefter en införlivad mängd av orenheter av P-typ gradvis minskar och varvid det slutligen uppstår en sådan situation där ytan av SiC-beläggningen tillsluts vid orenhetsskiktet av N-typ som inte är påverkat av oren- heterna av P-typ. l ovan angivna process för avlägsnande av andra kvarvarande orenheter kan oren- heterna av N-typ införas med en konstant koncentration. Alternativt kan en introduktions- mängd av orenheter av N-typ vara stor vid det inledande skedet av deponering av orenhets- skiktet i syfte att eliminera en inverkan av orenheter av P-typ vilka ska införlivas vid det inle- dande skedet av deponeringen, varefter mängden av införande av orenheter av N-typ kan gradvis minskas. Fastän en deponeringstid för orenhetsskiktet är godtycklig, och fastän hög kristallinitet och förkortning av deponeringstiden ej erfordras, kan vidare en deponeringstid av 30 minuter eller mindre vara föredragen när i beräkningen tas med en ökning av risken för gitterdefekt (iattice defect) till följd av alltför stor tjocklek, eftersom en tillväxthastighet är in- ställd snabbare än en typisk epitaxial tillväxthastighet.
Vid genomförande av ovan angivna process för avlägsnande av kvarvarande oren- heter blir det möjligt att avlägsna orenheterna av P-typ som kvarstår på ytan av SiC- beläggningen 24 och kvarstår i CVD-apparaten 20, eller det blir möjligt att begränsa orenhe- terna av P-typ till skiktet av N-typ. Följaktligen, även när dummy-wafern därefter avlägsnas, halvledar-wafern för nästa uppsättning transporteras in, och kanal-skiktet 7 av N'-typ tillväxer pà samma sätt som föregående uppsättning, blir det möjligt att tillåta kanal-skiktet 7 av N'-typ att tillväxa medan en inverkan av orenheter av P-typ undertrycks, vilka används vid form- ningen av ett andra gate-skikt 8 av Pïtyp i föregående uppsättning.
Speciellt, eftersom orenhetsskiktet av N-typ formas för att tillsluta ytan av SiC- beläggningen 24 hos kolbehållaren 21, och eftersom en termisk diffusionslängd är kort i SiC och en extern diffusion sällan uppträder, även om orenheterna av P-typ kvarstannar i SiC- beläggningen 24, finns det mycket liten möjlighet att orenheter av P-typ kvarvarande i SiC- beläggningen 24 införlivas i kanal-skiktet 7 av N'-typ. Eftersom vidare orenhetsskiktet som tillsluter SiC-beläggningen 24 formas för att vara N-typ och med en orenhetkoncentration jämförbar med den för kanal-skiktet 7 av Nltyp, tillförs orenheterna av N-typ från orenhets- skiktet av N-typ när kanal-skiktet 7 av Nltyp formas. Därför är det möjligt att eliminera en in- verkan av de kvarvarande orenheterna hos en orenhetskoncentration i kanal-skiktet 7 av N'- WP- Eftersom vidare ovan angivna process för avlägsnande av första kvarvarande oren- heter innefattar etsningsprocessen av hög temperatur och kort period och bakningsproces- 10 15 20 25 30 533 083 14 sen, blir det möjligt att förbättra produktionen eller genomloppstiden medan en livslängd hos behållaren hindras från att minskas. På liknande sätt är det även möjligt att förbättra produk- tionen i den andra processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter, eftersom god kris- tallinitet inte alltid erfordras i det deponerade orenhetsskiktet av N-typ och eftersom tillväxt- hastigheten för det deponerade orenhetsskiktet är inställd högre jämfört med ett fall med normal epitaxial tillväxt.
(Andra utföringsformer) l ovan angivna utföringsformer genomförs de första och andra processerna för av- lägsnande av kvarvarande orenheter liksom processen för avlägsnande av orenheter. Alter- nativt kan genomföras åtminstone en av processerna för avlägsnande av de första och andra kvarvarande orenheterna. I sådant fall är det även möjligt att uppnå ovan beskrivna fördelar.
Fastän genomförande av processerna för avlägsnande av både de första och andra kvarvarande orenheterna kan effektivt avlägsna de kvanrarande orenheterna, föredras att bestämma huruvida endast en eller båda av processerna för avlägsnande av de första och andra kvarvarande orenheterna ska genomföras, baserat pà ett samband för orenhetskon- centrationen mellan ett tidigare format orenhetsskikt och ett senare format orenhetsskikt.
Närmare bestämt, eftersom en större skillnad i orenhetskoncentration mellan de tidigare och senare formade orenhetsskikten leder till en större inverkan av de kvarvarande orenheterna om skillnaden är stor, kan det föredras att genomföra processerna för avlägsnande av både de första och andra kvarvarande orenheterna, och om den är liten kan det föredras att genomföra processen för avlägsnande av endast en av de första och andra kvarvarande orenheterna. l ovan angivna utföringsformer formas successivt kanal-skiktet 7 av N'-typ och det andra gate-skiktet 8 av Pïtyp, dvs. orenhetsskiktet av N-typ med en låg koncentration for- mas efter det att orenhetsskiktet av N-typ med en hög koncentration är formad. Föreliggande uppfinning är även tillämpbar vid ett fall där efter formning av ett orenhetsskikt av N-typ med hög koncentration formas ett orenhetsskikt av P-typ med en lägre koncentration. l ovan angivna utföringsformer beskrivs exempel av perioder för processerna för av- lägsnande av de första och andra kvarvarande orenheterna i ett fall där det andra gate- skiktet 8 av Pïtyp eller kanal-skiktet 7 av Nïtyp bríngas ha ovan beskrivna koncentrationer.
Perioderna för processerna för avlägsnande av de första och andra kvarvarande orenheterna kan även på lämpligt sätt inställas pà grundval av sambandet för orenhetskoncentration mel- 10 15 20 25 30 35 533 083 15 lan ett tidigare format orenhetsskikt och ett senare format orenhetsskikt. Närmare bestämt, eftersom en skillnad i orenhetskoncentration mellan ett tidigare format orenhetsskikt och ett senare format orenhetsskikt blir större, kan perioderna för processen för avlägsnande av de första andra kvarvarande orenheterna inställas till att vara längre.
Det bör noteras att fastän susceptorn 23 är täckt av dummy-wafern i processen för avlägsnande av de andra kvarvarande orenheterna, är det möjligt att hindra susceptorn 23 från att skadas genom att hàlla dummyn i en sådan process där ingenting ska typiskt place- ras på susceptorn 23.
Enligt en betraktelse av ovan beskrivna exernplifierade utföringsformer tillhandhàlls ett förfarande för tillverkning eller framställning av en halvledaranordning. Förfarandet inne- fattar de successiva stegen: beredning, anordnande eller tillhandahållande av en CVD- apparat innefattande en inre behàllare och en susceptor, varvid den inre behållaren har en inre väggyta pà vilken är anordnat ett tillväxtmaterial, varvid susceptorn är anordnad att upp- ta ett halvledarsubstrat; placering av halvledarsubstratet för en första uppsättning i CVD- apparaten; och successiv formning av ett första orenhetsskikt och ett andra orenhetsskikt för den första uppsättningen över halvledarsubstratet för den första uppsättningen genom an- vändning av CVD-apparaten; och placering av halvledarsubstratet för en andra uppsättning i CVD-apparaten; och successiv formning av det första orenhetsskiktet och det andra oren- hetsskiktet för den andra uppsättningen över halvledarsubstratet för den andra uppsättning- en genom användning av CVD-apparaten, varvid det första orenhetsskiktet för var och en av den första och andra uppsättningen har en första typ av ledningsförmäga och en första oren- hetskoncentration, varvid det andra orenhetsskiktet för var och en av den första och den andra uppsättningen har en andra typ av Iedningsförmåga och en andra orenhetskoncentra- tion. Förfarandet kännetecknas av att åtminstone en av en första process för avlägsnande av kvarvarande orenheter och en andra process för avlägsnande av kvarvarande orenheter genomförs som en process för avlägsnande av kvarvarande orenheter; varvid processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter genomförs mellan formningen av det andra oren- hetsskiktet för den första uppsättningen och formningen av det första skiktet för den andra uppsättningen när den andra orenhetskoncentrationen är inställd högre än den första oren- hetskoncentrationen, och genomförs mellan forrnningen av det första skiktet för den första uppsättningen och formningen för det andra skiktet för den andra uppsättningen när den andra orenhetskoncentrationen är inställd lägre än den första orenhetskoncentrationen; var- vid den första processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter innefattar en etsnings- process för etsning av en yta av beläggningen av tillväxtmaterial vid en första temperatur, varvid den första temperaturen är högre än tillväxttemperaturen för de första och andra oren- 10 15 20 25 30 533 083 16 hetsskikten, och en bakningsprocess för upphettning av en insida av CVD-apparaten vid en andra temperatur efter etsningsprocessen, varvid den andra temperaturen är högre än till- växttemperaturerna för de första och andra orenhetsskikten; och varvid den andra processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter innefattar en deponeringsprocess för deponering av ett tredje orenhetsskikt pà ytan av beläggningen för tillväxtmaterial hos den inre behålla- ren vid en tillväxtshastighet som är större än de för de första och andra orenhetsskikten, var- vid det tredje orenhetsskiktet har antingen den första eller andra typen av ledningsförmåga, varvid typen av ledningsförmåga för det tredje orenhetsskiktet är inställd identisk med den första typen av ledningsförmågan när den andra orenhetskoncentrationen är inställd högre än den första orenhetskoncentrationen, varvid typen av ledningsförmåga hos det tredje orenhetsskiktet är inställd identisk med den andra typen av ledningsförmåga när den andra orenhetskoncentrationen är inställd lägre än den första orenhetskoncentrationen.
Enligt ovan angivna förfarande. eftersom ovan beskrivna process för avlägsnande av kvarvarande orenheter genomförs, är det möjligt att avlägsna kvarvarande orenheter i ytan av beläggningen 24 av tillväxtmaterial och i CVD-apparaten 20, eller är det möjligt att begränsa orenheterna till det tredje orenhetsskiktet. När därför det andra orenhetsskiktet 8 formas eller halvledarsubstratet 1-5 för nästa uppsättning transporteras in i CVD-apparaten 20 efter processen för avlägsnande av de kvarvarande orenheterna, är det möjligt att tillåta tillväxt av orenhetsskikt, medan tillräckligt begränsas en inverkan av tidigare använda dop- ningsorenheter. I den successiva formningen av orenhetsskikten av olika typer av lednings- förmåga, är det möjligt att hindra dopningsorenheterna för det tidigare formade orenhetsski- tet från att bli införlivade i det senare formade orenhetsskiktet. l etsningsprocessen av den första processen för avlägsnande av kvarvarande oren- heter, kan exempelvis införas en HCI-gas och en transportgas i CVD-apparaten 20.
Vidare kan etsningsprocessen av den första processen för avlägsnande av kvarva- rande orenheter genomföras under 5 minuter eller mindre vid en temperatur mellan 1600 grader C och 1700 grader C. l enlighet med ovan beskrivna förfaranden är det möjligt att genomföra etsningsprocessen på en kort tid, och det blir följaktligen möjligt att förbättra pro- duktionen medan en livslängd hos en behållare hindras från att bli kortare.
Vidare kan införandet av en tillväxtmaterialgas för det första och andra orenhetsskik- tet 7, 8 avstängas i bakningsprocessen av den första processen för avlägsnande av kvarva- rande orenheter.
Vidare kan bakningsprocessen för den första processen för avlägsnande av kvarva- rande orenheter genomföras under 30 minuter eller mindre vid en temperatur i ett område 10 15 20 25 30 533 B83 17 mellan 1600 grader C och 1700 grader C. Enligt ovan angivna förfaranden är det möjligt att genomföra bakningsprocessen på en kort tid och det blir följaktligen möjligt att förbättra pro- duktionen, medan en livslängd hos en behållare hindras från att bli kortare.
Vidare kan det tredje orenhetsskiktet format i deponeringsprocessen av den andra processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter ha en tredje orenhetskoncentration, vilken är inställd approximativt lika med den första orenhetskoncentrationen när den andra orenhetskoncentrationen är inställd högre än den första orenhetskoncentrationen, eller vilken är inställd approximativt lika med den andra orenhetskoncentrationen när den andra oren- hetskoncentratlonen är inställd lägre än den första orenhetskoncentrationen.
Följaktligen, eftersom det tredje orenhetssklktet är format för att ha samma oren- hetskoncentration som det första orenhetsskiktet 7 eller det andra orenhetsskiktet 8 som ska tillväxa i efterföljande process, tillförs orenheter från det tredje orenhetsskiktet i den efterföl- jande processen för formning av det första orenhetsskiktet 7 eller det andra orenhetsskiktet 8. Det är därför möjligt att eliminera en inverkan av kvarvarande orenheter på en orenhets- koncentration hos det första orenhetsskiktet 7 eller det andra orenhetsskiktet.
Det tredje orenhetsskiktet kan alternativt formas så att den tredje orenhetskoncent- rationen är högre än ett förutbestämt värde vid ett inledande deponeringssteg för det tredje orenhetsskiktet, och därefter den tredje orenhetskoncentrationen hos det tredje orenhetsskik- tet gradvis minskas. Det förutbestämda värdet är inställt approximativt lika med den första orenhetskoncentrationen när den andra orenhetskoncentrationen är inställd högre än den första orenhetskoncentrationen eller det förutbestämda värdet är inställt approximativt lika med den andra orenhetskoncentrationen när den andra orenhetskoncentrationen år inställd lägre än den första orenhetskoncentrationen.
Följaktligen, eftersom vid det inledande deponeringssteget för det andra orenhets- skiktet den tredje orenhetskoncentrationen är inställd högre än den för det första orenhets- skiktet 7 eller det andra orenhetsskiktet 8 som ska tillväxa i den efterföljande processen, är det möjligt att snabbt eliminera en möjlig inverkan av de kvarvarande orenheterna. Eftersom vidare den tredje orenhetskoncentrationen därefter minskar gradvis. är det möjligt att tillhan- dahålla motsvarande fördel som vid ovan beskrivna förfarande.
Vidare kan i deponeringsprocessen av den andra processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter tillväxthastigheten hos det tredje orenhetsskiktet vara iområdet mel- lan 5 pmls och 10 um/s. Denna tillväxthastighet hindrar en tid för deponeringen av det tredje orenhetsskiktet från att förlängas. Exempelvis kan tiden för deponering av det tredje oren- hetsskiktet vara inställd till 30 minuter eller mindre. 533 083 18 Fastän uppfinningen har beskrivits ovan med hänvisning till olika utföringsformer därav, underförstås att uppfinningen inte är begränsad till ovan beskrivna utföringsforrner och konstruktioner. Uppfinningen är avsedd att täcka olika modifikationer och ekvivalenta arran- gemang. Medan olika kombinationer och konfigurationer beskrivna ovan är tänkta att vara in- förlivade med uppfinningen, är även andra kombinationer och konfigurationer innefattande mer, mindre eller endast ett enda element tänkbara att finnas inom omfattningen av utfö- ringsformer.

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 533 033 19 PATENTKRAV
1. Förfarande för framställning av en halvledaranordning, vilket förfarande innefattar följande steg: tillhandahållande av en CVD(Chemical Vapor Depostion)-apparat (20) innefattande en inre behållare (21) och en susceptor (23). varvid den inre behållaren (21) har en inre väggyta på vilken är anordnad en beläggning (24) av tillväxtmaterial, varvid susceptorn (23) är anordnad att uppta ett halvledarsubstrat (1-5); placering av halvledarsubstratet (1-5) för en första uppsättning i CVD-apparaten (20): successiv formning av ett första orenhetsskikt (7) och ett andra orenhetsskikt (8) för den första uppsättningen över halvledarsubstratet (1-5) för den första uppsättningen genom användning av CVD-apparaten (20); placering av halvledarsubstratet (1-5) för en andra uppsättning i CVD-apparaten (20); och successiv formning av det första orenhetsskiktet (7) och det andra orenhetsskiktet (8) för den andra uppsättningen över halvledarsubstratet (1-5) för den andra uppsättningen genom användning av CVD-apparaten (20), varvid det första orenhetsskiktet (7) för var och en av de första och andra uppsättningarna har en första typ av ledningsförrnàga och en för- sta orenhetskoncentration, varvid det andra orenhetsskiktet (8) för var och en av de första och andra uppsättningarna har en andra typ av ledningsförmàga och en andra orenhetskon- centration, vilket förfarande kännetecknas av att: åtminstone en av en första process för avlägsnande av kvarvarande orenheter och en andra process för avlägsnande av kvarvarande orenheter genomförs som en process för avlägsnande av kvarvarande orenheter; processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter genomförs mellan formningen av det andra orenhetsskiktet (8) för den första uppsättningen och formningen av det första skiktet (7) för den andra uppsättningen när den andra orenhetskoncentrationen är inställd högre än den första orenhetskoncentrationen, och genomförs mellan formningen av det för- sta skiktet (7) för den första uppsättningen och formningen av det andra skiktet (8) för den andra uppsättningen när den andra orenhetskoncentrationen är inställd lägre än den första orenhetskoncentrationen; varvid den första processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter innefattar: en etsningsprocess för etsning av en yta av beläggningen (24) av tillväxt- material vid en första temperatur, varvid den första temperaturen är högre än tillväxttempera- turen för de första och andra orenhetsskikten (7, 8); och 10 15 20 25 30 35 533 UBS 20 en bakningsprocess för upphettning av en insida av CVD-apparaten (20) vid en andra temperatur efter etsningsprocessen, varvid den andra temperaturen är högre än tillväxttemperaturerna för de första och andra tillväxtskikten (7, 8); och varvid den andra processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter innefattar: en deponeringsprocess för deponering av ett tredje orenhetsskikt på ytan av beläggningen (24) för tillväxtmaterial hos den inre behållaren (21) vid en tillväxthastighet som är större än de för de första och andra orenhetsskikten (7, 8), varvid det tredje oren- hetsskiktet har antingen den första eller andra typen av ledningsförmàga, varvid typen av ledningsförmàga för det tredje orenhetsskiktet är inställd identisk med den första typen av ledningsförmàga när den andra orenhetskoncentrationen är inställd högre än den första orenhetskoncentrationen, varvid typen av ledningsförmàga hos det tredje orenhetsskiktet är inställd identisk med den andra typen av ledningsförmàga när den andra orenhetskoncentra- tionen är inställd lägre än den första orenhetskoncentrationen.
2. Förfarande enligt krav 1, varvid i etsningsprocessen hos den första processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter införs en HCI-gas och en transportgas i CVD- apparaten (20).
3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, varvid etsningsprocessen av den första processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter genomförs under 5 minuter vid en temperatur mellan 1600 grader C och 1700 grader C.
4. Förfarande enligt något av krav 1-3, varvid i bakningsprocessen av den första pro- cessen för avlägsnande av kvarvarande orenheter avstängs införandet av en tillväxtmaterial- gas för det första eller andra orenhetsskiktet (7, 8).
5. Förfarande enligt något av krav 1-4, varvid bakningsprocessen av den första pro- cessen för avlägsnande av kvarvarande orenheter genomförs under 30 minuter eller mindre vid en temperatur mellan 1600 grader C och 1700 grader C.
6. Förfarande enligt något av krav 1-5, varvid det tredje orenhetsskiktet format i depo- neringsprocessen av den andra processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter har en tredje orenhetskoncentration, vilken är inställd approximativt lika med den första orenhets- koncentrationen när den andra orenhetskoncentrationen är inställd högre än den första oren- hetskoncentrationen, eller vilken är inställd approximativt lika med den andra orenhetskon- centrationen när den andra orenhetskoncentrationen är inställd lägre än den första orenhets- koncentrationen. 10 15 20 25 30 533 033 21
7. Förfarande enligt något av krav 1-6, varvid det tredje orenhetsskiktet format i deponeringsprocessen av den andra processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter har en tredje orenhetskoncentration; det tredje orenhetsskiktet är format så att den tredje orenhetskoncentrationen är högre än ett förutbestämt värde vid ett inledande deponeringssteg för det tredje orenhets- skiktet, och därefter minskas gradvis den tredje orenhetskoncentrationen hos det tredje oren- hetsskiktet; det förutbestämda värdet instälis approximativt lika med den första orenhetskon- centrationen när den andra orenhetskoncentrationen är inställd högre än den första oren- hetskoncentrationen; och det förutbestämda värdet instälis approximativt lika med den andra orenhetskon- centrationen när den andra orenhetskoncentrationen är inställd lägre än den första orenhets- koncentrationen.
8. Förfarande enligt något av krav 1-7, varvid i deponeringsprocessen av den andra processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter befinner sig tillväxthastigheten för det tredje orenhetsskiktet i ett område mellan 5 um/s och 10 pm/s.
9. Förfarande enligt något av krav 1-8. varvid en tid för deponeringsprocessen av den andra processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter är 30 minuter eller mindre.
10. Förfarande enligt något av krav 1-9, varvid båda de första och andra processerna för avlägsnande av kvarvarande orenheter genomförs som processen för avlägsnande av kvarvarande orenheter.
11. Förfarande enligt något av krav 1-10. varvid den halvledaranordning som framställs genom förfarandet är framställd av kiselkarbid.
12. Förfarande enligt något av krav 1-11, varvid halvledaranordningen framställd genom förfarandet innefattar en JFET (Junction Field Effect Transistor) av vertikal typ.
SE0900641A 2008-05-13 2009-05-12 Förfarande för framställning av halvledaranordning SE533083C2 (sv)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008125683A JP2009277757A (ja) 2008-05-13 2008-05-13 半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0900641L SE0900641L (sv) 2009-11-14
SE533083C2 true SE533083C2 (sv) 2010-06-22

Family

ID=41416046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0900641A SE533083C2 (sv) 2008-05-13 2009-05-12 Förfarande för framställning av halvledaranordning

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2009277757A (sv)
SE (1) SE533083C2 (sv)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8343854B2 (en) * 2008-06-04 2013-01-01 Dow Corning Corporation Method of reducing memory effects in semiconductor epitaxy
JP5698043B2 (ja) * 2010-08-04 2015-04-08 株式会社ニューフレアテクノロジー 半導体製造装置
JP2013201190A (ja) 2012-03-23 2013-10-03 Toshiba Corp 接合形電界効果トランジスタ及びその製造方法
JP6541257B2 (ja) * 2015-06-22 2019-07-10 昭和電工株式会社 炭化珪素膜の成膜装置のクリーニング方法
JP6547444B2 (ja) * 2015-06-24 2019-07-24 株式会社デンソー 炭化珪素半導体のエピタキシャル成長方法
JP2017165615A (ja) * 2016-03-16 2017-09-21 住友電気工業株式会社 炭化珪素のエピタキシャル成長装置
JP6786939B2 (ja) * 2016-08-05 2020-11-18 富士電機株式会社 炭化珪素半導体基板および炭化珪素半導体基板の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0258325A (ja) * 1988-08-24 1990-02-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体薄膜気相成長装置
JP3070309B2 (ja) * 1992-12-07 2000-07-31 富士電機株式会社 薄膜太陽電池の製造方法
JP3624963B2 (ja) * 1995-01-27 2005-03-02 川崎マイクロエレクトロニクス株式会社 成膜装置のクリーニング方法
JP2802747B2 (ja) * 1996-02-23 1998-09-24 株式会社半導体エネルギー研究所 プラズマ処理方法
JP3603598B2 (ja) * 1997-08-04 2004-12-22 住友化学株式会社 ３−５族化合物半導体の製造方法
JP4487655B2 (ja) * 2004-04-14 2010-06-23 株式会社デンソー 半導体装置の製造方法
ITMI20041677A1 (it) * 2004-08-30 2004-11-30 E T C Epitaxial Technology Ct Processo di pulitura e processo operativo per un reattore cvd.

Also Published As

Publication number Publication date
SE0900641L (sv) 2009-11-14
JP2009277757A (ja) 2009-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101430217B1 (ko) 에피택셜 탄화규소 단결정 기판 및 그 제조 방법
US8569106B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP5458509B2 (ja) 炭化珪素半導体基板
EP3547350B1 (en) Method for reducing impact of basal plane dislocation on silicon carbide epitaxial layer
JP5637086B2 (ja) エピタキシャルウエハ及び半導体素子
SE533083C2 (sv) Förfarande för framställning av halvledaranordning
US20080318359A1 (en) Method of manufacturing silicon carbide semiconductor substrate
JP4858325B2 (ja) ＳｉＣエピタキシャル成膜装置およびこのエピタキシャル成膜装置を用いるＳｉＣ半導体装置の製造方法
CN110731002B (zh) 氮化物半导体层叠物、半导体装置、氮化物半导体层叠物的制造方法、氮化物半导体自支撑基板的制造方法以及半导体装置的制造方法
KR101971597B1 (ko) 웨이퍼 및 박막 제조 방법
US20170275779A1 (en) Silicon carbide epitaxial substrate and method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
US10711372B2 (en) Silicon carbide epitaxial wafer manufacturing method, silicon carbide semiconductor device manufacturing method and silicon carbide epitaxial wafer manufacturing apparatus
US8518809B2 (en) Manufacturing method of silicon carbide single crystal
KR20140055338A (ko) 에피택셜 웨이퍼 및 그 제조 방법
JP6758491B2 (ja) ＳｉＣエピタキシャルウエハおよびその製造方法
JP6245416B1 (ja) 炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法及び炭化珪素半導体装置の製造方法
US11094539B2 (en) Method for manufacturing nitride semiconductor substrate and nitride semiconductor substrate
JP2012164790A (ja) 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
JP2008004726A (ja) 半導体素子およびその製造方法
CN112522781B (zh) 碳化硅衬底上的缓冲层及其形成方法
CN113793802A (zh) 晶圆背封结构及制造方法
KR20090017074A (ko) 에피층 성장방법
KR20140055337A (ko) 에피택셜 웨이퍼 및 그 제조 방법
KR20140055336A (ko) 에피택셜 웨이퍼 및 그 제조 방법
JP7143769B2 (ja) 炭化珪素半導体基板の製造方法及び炭化珪素半導体装置の製造方法