JP6090552B1 - 炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法、炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素エピタキシャル基板の製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
まず本開示の実施形態について説明する。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。本明細書の結晶学的記載においては、個別方位を[]、集合方位を<>、個別面を()、集合面を{}でそれぞれ示す。結晶学上の指数が負であることは、通常、数字の上に”−”(バー)を付すことによって表現されるが、本明細書では数字の前に負の符号を付すことによって結晶学上の負の指数を表現する。
以下、本開示の一実施形態(以下「本実施形態」とも記す)について説明する。ただし本実施形態はこれらに限定されるものではない。
本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造装置200の構成について説明する。
次に、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法について説明する。
次に、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置300の製造方法について説明する。
(サンプル準備)
上述した炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法を用いて、サンプル1〜9に係る炭化珪素エピタキシャル基板が製造された。サンプル1に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造工程のおける、SiH4流量/H2流量は0.05%であり、NH3流量は6.5×10-4±20%(sccm)であり、炭化珪素層の成長速度は8μm/hである。サンプル2に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造工程のおける、SiH4流量/H2流量は0.05%であり、NH3流量は4.5×10-3±20%(sccm)であり、炭化珪素層の成長速度は8μm/hである。サンプル3に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造工程のおける、SiH4流量/H2流量は0.22%であり、NH3流量は1.2×10-2±20%(sccm)であり、炭化珪素層の成長速度は50μm/hである。サンプル4に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造工程のおける、SiH4流量/H2流量は0.22%であり、NH3流量は1.3×10-1±20%(sccm)であり、炭化珪素層の成長速度は50μm/hである。サンプル5に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造工程のおける、SiH4流量/H2流量は0.15%であり、NH3流量は1.1×10-2±20%(sccm)であり、炭化珪素層の成長速度は33μm/hである。
サンプル1〜9に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の炭化珪素層20のキャリア濃度が水銀プローブ方式のC−V測定装置により測定された。第3主面43の中心から半径60mm以内の領域において、キャリア濃度が測定された。キャリア濃度の測定箇所は、第3主面43の中心を通り径方向に平行な直線と、当該直線に対して垂直な直線上において、ほぼ等間隔に配置された複数の位置である。具体的には、キャリア濃度の測定位置は、第3主面43の中心と、当該中心から径方向に10mm、20mm、30mm、40mm、50mmおよび60mm離れた位置である。キャリア濃度の測定箇所は、計25箇所である。キャリア濃度の面内均一性は、キャリア濃度の標準偏差をキャリア濃度の平均値で除することにより計算された。なお水銀側のプローブの面積は、たとえば0.01cm2である。
図10は、サンプル1〜9に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造工程におけるSiH4/H2をX軸とし、NH3をY軸として、XY平面座標にプロットした図である。座標101〜109は、それぞれサンプル1〜9に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法に対応している。
Claims (7)
- 炭化珪素単結晶基板を反応室内に配置する工程と、
前記反応室に、シランとアンモニアと水素とを含む混合ガスを供給することにより、前記炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素層を形成する工程とを備え、
前記炭化珪素単結晶基板の最大径は、100mm以上であり、
前記炭化珪素層を形成する工程において、前記シランの流量を前記水素の流量で除した値を百分率表記した第1値をX軸とし、前記アンモニアの流量をsccmを単位として表記した第2値をY軸としたとき、前記第1値および前記第2値は、XY平面座標における、第1座標、第2座標、第3座標および第4座標に囲まれた四角形の領域内に属し、
前記第1座標は、(0.05,6.5×10-4)であり、
前記第2座標は、(0.05,4.5×10-3)であり、
前記第3座標は、(0.22,1.2×10-2)であり、
前記第4座標は、(0.22,1.3×10-1)であり、
前記炭化珪素層を形成する工程後において、前記炭化珪素層のキャリア濃度の平均値は、1×1015cm-3以上2×1016cm-3以下である、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。 - 前記反応室は、前記炭化珪素単結晶基板上の第1加熱領域と、前記第1加熱領域よりも上流側に位置する第2加熱領域とを含み、
前記炭化珪素層を形成する工程において、前記第2加熱領域の温度は、アンモニアの分解温度以上である、請求項1に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。 - 前記混合ガスの流れ方向において、前記第2加熱領域の長さは、60mm以上である、請求項2に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
- 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の方法で製造された炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程と、
前記炭化珪素エピタキシャル基板を加工する工程とを備える、炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 炭化珪素単結晶基板を加熱可能に構成された反応室と、
前記反応室に、シランとアンモニアと水素とを含む混合ガスを供給可能に構成されたガス供給部と、
前記ガス供給部から前記反応室に供給される前記混合ガスの流量を制御可能に構成された制御部とを備え、
前記制御部は、前記シランの流量を前記水素の流量で除した値を百分率表記した第1値をX軸とし、前記アンモニアの流量をsccmを単位として表記した第2値をY軸としたとき、前記第1値および前記第2値が、XY平面座標における、第1座標、第2座標、第3座標および第4座標に囲まれた四角形の領域内に属するように、前記シランの流量、前記アンモニアの流量および前記水素の流量を制御可能に構成されており、
前記第1座標は、(0.05,6.5×10-4)であり、
前記第2座標は、(0.05,4.5×10-3)であり、
前記第3座標は、(0.22,1.2×10-2)であり、
前記第4座標は、(0.22,1.3×10-1)である、炭化珪素エピタキシャル基板の製造装置。 - 前記反応室は、前記炭化珪素単結晶基板が配置される領域上の第1加熱領域と、前記第1加熱領域よりも上流側に位置する第2加熱領域とを含み、
前記第2加熱領域は、アンモニアの分解温度以上の温度に加熱可能に構成されている、請求項5に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造装置。 - 前記混合ガスの流れ方向において、前記第2加熱領域の長さは、60mm以上である、請求項6に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造装置。
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