JP6547844B2 - 炭化珪素半導体基板、炭化珪素半導体基板の製造方法、半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
体基板の製造方法は、次の特徴を有する。1×10 18 /cm 3 以上2×10 19 /cm 3 以下の不純物濃度を有する第1導電型の炭化珪素基板のおもて面に、当該炭化珪素基板の不純物濃度の1/3以下の低不純物濃度であり、1×1017/cm3以上1×1018/cm3以下の不純物濃度を有する、膜厚が1μm以上5μm以下の第1導電型の炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程と、前記炭化珪素エピタキシャル層の前記炭化珪素基板側に対して反対側の表面に、7×10 18 /cm 3 以上2×10 19 /cm 3 以下の不純物濃度を有する第1導電型の炭化珪素バッファ層を形成する工程と、前記炭化珪素バッファ層の前記炭化珪素基板側に対して反対側の表面に、前記炭化珪素バッファ層の不純物濃度の1/3以下の低不純物濃度の第1導電型の炭化珪素ドリフト層を形成する工程と、を含み、前記炭化珪素バッファ層の不純物濃度は、前記炭化珪素エピタキシャル層の3倍以上高濃度であり、厚みは3μm以上である。
図1は、実施の形態にかかる炭化珪素半導体基板の構成を示す断面図である。図1に示すように、実施の形態にかかる炭化珪素半導体基板は、n+型炭化珪素基板(第1導電型の炭化珪素基板)1の第1主面(おもて面)、例えば(0001)面(Si面)、にn型エピタキシャル層(第1導電型のエピタキシャル層)4が堆積されている。
次に、実施の形態にかかる炭化珪素半導体基板の製造方法について説明する。まず、n型の炭化珪素でできたn+型炭化珪素基板1を用意する。n+型炭化珪素基板1は、例えば、不純物濃度が5×1018/cm3である炭化珪素単結晶基板である。そして、このn+型炭化珪素基板1の第1主面上に、n型の不純物、例えば窒素原子をドーピングしながら炭化珪素でできたn型エピタキシャル層4を、例えば5μm程度の厚さまでエピタキシャル成長させる。n型エピタキシャル層4の不純物濃度は例えば1×1018/cm3程度となるように設定してもよい。
図4は、実施の形態にかかる炭化珪素半導体基板の実施例における各層の不純物濃度および厚さを示す表である。実施例においては、n+型炭化珪素基板1(図4では、基板と略する)の不純物濃度、厚さを、それぞれ5.0×1018/cm3、350μmに固定した。また、n型エピタキシャル層4(図4では、エピ層と略する)の不純物濃度、厚さを、それぞれ1.0×1018/cm3、1μmに固定した。そして、n+型炭化珪素バッファ層2(図4では、バッファ層と略する)の厚さを30μmに固定し、不純物濃度を変化させた。
実施の形態にかかる炭化珪素半導体基板から、pinダイオードを製造する場合を例に説明する。例えば、実施の形態にかかる炭化珪素半導体基板をn型とし、nチャネル型pinダイオードを製造する場合、n+型炭化珪素基板1はカソード領域となり、n+型炭化珪素バッファ層2はバッファ層として機能し、n型ドリフト層3は真性半導体層(i層)として機能する。まず、n型ドリフト層3のn+型炭化珪素バッファ層2と反対側の表面層にp型の不純物、例えばアルミニウム(Al)をイオン注入法により注入することによりp+型のアノード領域を形成する。次に、アノード領域の上面に、ニッケル(Ni)等でアノード電極を形成し、カソード領域の上面にカソード電極を形成する。これにより、nチャネル型pinダイオードが製造できる。
2 n+型炭化珪素バッファ層
3 n型ドリフト層
4 n型エピタキシャル層
Claims (4)
- 1×10 18 /cm 3 以上2×10 19 /cm 3 以下の不純物濃度を有する第1導電型の炭化珪素基板と、
前記炭化珪素基板のおもて面に設けられ当該炭化珪素基板の不純物濃度の1/3以下の低不純物濃度であり、1×1017/cm3以上1×1018/cm3以下の不純物濃度を有する、膜厚が1μm以上5μm以下の第1導電型の炭化珪素エピタキシャル層と、
前記炭化珪素エピタキシャル層の前記炭化珪素基板側に対して反対側の表面に設けられた、7×10 18 /cm 3 以上2×10 19 /cm 3 以下の不純物濃度を有する第1導電型の炭化珪素バッファ層と、
前記炭化珪素バッファ層の前記炭化珪素基板側に対して反対側の表面に設けられた、前記炭化珪素バッファ層の不純物濃度の1/3以下の低不純物濃度の第1導電型の炭化珪素ドリフト層と、
を含み、
前記炭化珪素バッファ層の不純物濃度は、前記炭化珪素エピタキシャル層の3倍以上高濃度であり、厚みは3μm以上であることを特徴とする炭化珪素半導体基板。 - 1×10 18 /cm 3 以上2×10 19 /cm 3 以下の不純物濃度を有する第1導電型の炭化珪素基板のおもて面に、当該炭化珪素基板の不純物濃度の1/3以下の低不純物濃度であり、1×1017/cm3以上1×1018/cm3以下の不純物濃度を有する、膜厚が1μm以上5μm以下の第1導電型の炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程と、
前記炭化珪素エピタキシャル層の前記炭化珪素基板側に対して反対側の表面に、7×10 18 /cm 3 以上2×10 19 /cm 3 以下の不純物濃度を有する第1導電型の炭化珪素バッファ層を形成する工程と、
前記炭化珪素バッファ層の前記炭化珪素基板側に対して反対側の表面に、前記炭化珪素バッファ層の不純物濃度の1/3以下の低不純物濃度の第1導電型の炭化珪素ドリフト層を形成する工程と、
を含み、前記炭化珪素バッファ層の不純物濃度は、前記炭化珪素エピタキシャル層の3倍以上高濃度であり、厚みは3μm以上であることを特徴とする炭化珪素半導体基板の製造方法。 - 1×10 18 /cm 3 以上2×10 19 /cm 3 以下の不純物濃度を有する第1導電型の炭化珪素基板と、
前記炭化珪素基板のおもて面に設けられた、当該炭化珪素基板の不純物濃度の1/3以下の低不純物濃度であり、1×1017/cm3以上1×1018/cm3以下の不純物濃度を有する、膜厚が1μm以上5μm以下の第1導電型の炭化珪素エピタキシャル層と、
前記炭化珪素エピタキシャル層の前記炭化珪素基板側に対して反対側の表面に設けられた、7×10 18 /cm 3 以上2×10 19 /cm 3 以下の不純物濃度を有する第1導電型の炭化珪素バッファ層と、
前記炭化珪素バッファ層の前記炭化珪素基板側に対して反対側の表面に設けられた、前記炭化珪素バッファ層の不純物濃度の1/3以下の低不純物濃度の第1導電型の炭化珪素ドリフト層と、
を含み、前記炭化珪素バッファ層の不純物濃度は、前記炭化珪素エピタキシャル層の3倍以上高濃度であり、厚みは3μm以上である炭化珪素半導体基板を有することを特徴とする半導体装置。 - 1×10 18 /cm 3 以上2×10 19 /cm 3 以下の不純物濃度を有する第1導電型の炭化珪素基板と、
前記炭化珪素基板のおもて面に設けられた、当該炭化珪素基板の不純物濃度の1/3以下の低不純物濃度であり、1×1017/cm3以上1×1018/cm3以下の不純物濃度を有する、膜厚が1μm以上5μm以下の第1導電型の炭化珪素エピタキシャル層と、
前記炭化珪素エピタキシャル層の前記炭化珪素基板側に対して反対側の表面に設けられた、7×10 18 /cm 3 以上2×10 19 /cm 3 以下の不純物濃度を有する第1導電型の炭化珪素バッファ層と、
前記炭化珪素バッファ層の前記炭化珪素基板側に対して反対側の表面に設けられた、前記炭化珪素バッファ層の不純物濃度の1/3以下の低不純物濃度の第1導電型の炭化珪素ドリフト層と、
を含み、前記炭化珪素バッファ層の不純物濃度は、前記炭化珪素エピタキシャル層の3倍以上高濃度であり、厚みは3μm以上である炭化珪素半導体基板を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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