JPH07161658A - 半導体基板およびその製造方法 - Google Patents
半導体基板およびその製造方法Info
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- JPH07161658A JPH07161658A JP5340075A JP34007593A JPH07161658A JP H07161658 A JPH07161658 A JP H07161658A JP 5340075 A JP5340075 A JP 5340075A JP 34007593 A JP34007593 A JP 34007593A JP H07161658 A JPH07161658 A JP H07161658A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 完全なオーミック性を有する電極を形成する
ことができる半導体基板および半導体基板の製造方法を
提供する。 【構成】 単結晶シリコン基板1を準備する。この単結
晶シリコン基板1上に3C構造の単結晶炭化ケイ素層2
をエピタキシャル成長させる。この結果、単結晶炭化ケ
イ素層2の上部に、変質層3が形成される。この後、熱
処理を施す。この結果、上記変質層3は熱酸化され、熱
酸化層4となる。この熱酸化層4をHF液にてエッチン
グ処理して除去する。この直後に、真空蒸着法により、
Ti層5を形成し、Ti層5上にNi電極層6を形成す
る。そして、上記Ni電極層6,6間の電流−電圧特性
を調べると、完全な直線になる。したがって、Ni電極
層6のオーミック性は完全なものである。
ことができる半導体基板および半導体基板の製造方法を
提供する。 【構成】 単結晶シリコン基板1を準備する。この単結
晶シリコン基板1上に3C構造の単結晶炭化ケイ素層2
をエピタキシャル成長させる。この結果、単結晶炭化ケ
イ素層2の上部に、変質層3が形成される。この後、熱
処理を施す。この結果、上記変質層3は熱酸化され、熱
酸化層4となる。この熱酸化層4をHF液にてエッチン
グ処理して除去する。この直後に、真空蒸着法により、
Ti層5を形成し、Ti層5上にNi電極層6を形成す
る。そして、上記Ni電極層6,6間の電流−電圧特性
を調べると、完全な直線になる。したがって、Ni電極
層6のオーミック性は完全なものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体基板および半導体
基板の製造方法に関し、特に、半導体素子の動作層とし
て炭化ケイ素層を用いるものである。
基板の製造方法に関し、特に、半導体素子の動作層とし
て炭化ケイ素層を用いるものである。
【0002】
【従来の技術】SiC(炭化ケイ素)は半導体である。
120種以上の結晶構造の炭化ケイ素が存在する。例え
ば、炭化ケイ素の結晶構造としては、4H、6H、3C
のものがある。なお、Hは六方晶系、Cは立方晶系を示
している。炭化ケイ素は2.2〜3.3eVの禁制帯幅
を有している。すなわち、炭化ケイ素はシリコンよりワ
イドなエネルギーギャップを有している。また、シリコ
ンと比較して、炭化ケイ素は熱的、化学的、機械的に極
めて安定である。このため、炭化ケイ素を動作層とする
半導体素子は、シリコン素子を使用する場合の上限温度
より高温の環境下での使用に耐えられ、かつ、大電力の
制御にも耐えられる。
120種以上の結晶構造の炭化ケイ素が存在する。例え
ば、炭化ケイ素の結晶構造としては、4H、6H、3C
のものがある。なお、Hは六方晶系、Cは立方晶系を示
している。炭化ケイ素は2.2〜3.3eVの禁制帯幅
を有している。すなわち、炭化ケイ素はシリコンよりワ
イドなエネルギーギャップを有している。また、シリコ
ンと比較して、炭化ケイ素は熱的、化学的、機械的に極
めて安定である。このため、炭化ケイ素を動作層とする
半導体素子は、シリコン素子を使用する場合の上限温度
より高温の環境下での使用に耐えられ、かつ、大電力の
制御にも耐えられる。
【0003】また、β形炭化ケイ素(3C構造の炭化ケ
イ素)の禁制帯幅は2.2eVであり、シリコンの禁制
帯幅の約2倍である。3C構造の炭化ケイ素の電子移動
度は900cm2/V・Sに達するものである。これら
のため、3C構造の炭化ケイ素は高速半導体素子の動作
層として注目されている。また、α形炭化ケイ素、例え
ば6H構造の炭化ケイ素は禁制帯幅が3.3eVであ
り、3C構造の炭化ケイ素の禁制帯幅よりその値が大き
い。この結果、6H構造の炭化ケイ素は可視光から近紫
外光の間の光電変換半導体素子の動作層として期待され
ている。また、p型炭化ケイ素およびn型炭化ケイ素は
共にp型シリコンおよびn型シリコンより安定に存在す
る材料である。これは、ワイドなエネルギーギャップを
有する半導体として珍しいことである。
イ素)の禁制帯幅は2.2eVであり、シリコンの禁制
帯幅の約2倍である。3C構造の炭化ケイ素の電子移動
度は900cm2/V・Sに達するものである。これら
のため、3C構造の炭化ケイ素は高速半導体素子の動作
層として注目されている。また、α形炭化ケイ素、例え
ば6H構造の炭化ケイ素は禁制帯幅が3.3eVであ
り、3C構造の炭化ケイ素の禁制帯幅よりその値が大き
い。この結果、6H構造の炭化ケイ素は可視光から近紫
外光の間の光電変換半導体素子の動作層として期待され
ている。また、p型炭化ケイ素およびn型炭化ケイ素は
共にp型シリコンおよびn型シリコンより安定に存在す
る材料である。これは、ワイドなエネルギーギャップを
有する半導体として珍しいことである。
【0004】従来、この炭化ケイ素を動作層とする半導
体素子は、エピタキシャル基板に形成されている。この
エピタキシャル基板は所定の基板部上に炭化ケイ素層を
エピタキシャル成長させたものである。この半導体素子
としては、特開平1−268121号公報に開示された
「炭化ケイ素半導体素子」が知られている。この炭化ケ
イ素半導体素子は、図11に示すように、n型炭化ケイ
素基板111と、n型炭化ケイ素層112と、p型炭化
ケイ素層113と、Ti層114と、Al−Si合金電
極層115と、Ni電極層116とを有している。
体素子は、エピタキシャル基板に形成されている。この
エピタキシャル基板は所定の基板部上に炭化ケイ素層を
エピタキシャル成長させたものである。この半導体素子
としては、特開平1−268121号公報に開示された
「炭化ケイ素半導体素子」が知られている。この炭化ケ
イ素半導体素子は、図11に示すように、n型炭化ケイ
素基板111と、n型炭化ケイ素層112と、p型炭化
ケイ素層113と、Ti層114と、Al−Si合金電
極層115と、Ni電極層116とを有している。
【0005】この炭化ケイ素半導体素子の製造方法は、
まず、n型炭化ケイ素基板111上にn型炭化ケイ素層
112をエピタキシャル成長させる。次に、このn型炭
化ケイ素層112上にp型炭化ケイ素層113をエピタ
キシャル成長させる。このとき、p型炭化ケイ素層11
3上には、炭化ケイ素自然酸化膜が成長している。次
に、この炭化ケイ素自然酸化膜上に、炭化ケイ素よりも
強く酸素と反応するTi層114を積層する。この結
果、Ti層114は、p型炭化ケイ素層113上に成長
している炭化ケイ素自然酸化膜中の酸素と反応し、この
炭化ケイ素自然酸化膜を還元する。さらに、このTi層
114上にAl−Si合金電極層115をパターニング
して形成する。なお、上記n型炭化ケイ素基板111下
にNi電極層116を形成する。そして、この後、80
0〜1000℃で熱処理する。この結果、Al−Si合
金電極層115のAl−Si合金成分は、Ti層114
中を均一に拡散する。そして、Al−Si合金電極層1
15は、炭化ケイ素自然酸化膜に妨げられず、p型炭化
ケイ素層113に電気的に接続される。
まず、n型炭化ケイ素基板111上にn型炭化ケイ素層
112をエピタキシャル成長させる。次に、このn型炭
化ケイ素層112上にp型炭化ケイ素層113をエピタ
キシャル成長させる。このとき、p型炭化ケイ素層11
3上には、炭化ケイ素自然酸化膜が成長している。次
に、この炭化ケイ素自然酸化膜上に、炭化ケイ素よりも
強く酸素と反応するTi層114を積層する。この結
果、Ti層114は、p型炭化ケイ素層113上に成長
している炭化ケイ素自然酸化膜中の酸素と反応し、この
炭化ケイ素自然酸化膜を還元する。さらに、このTi層
114上にAl−Si合金電極層115をパターニング
して形成する。なお、上記n型炭化ケイ素基板111下
にNi電極層116を形成する。そして、この後、80
0〜1000℃で熱処理する。この結果、Al−Si合
金電極層115のAl−Si合金成分は、Ti層114
中を均一に拡散する。そして、Al−Si合金電極層1
15は、炭化ケイ素自然酸化膜に妨げられず、p型炭化
ケイ素層113に電気的に接続される。
【0006】この炭化ケイ素半導体素子において、隣合
う電極層115,115間で電流−電圧特性を調べる。
この結果、電極層115,115間において、電流−電
圧特性を示す線が直線になり、電極層115で完全なオ
ーミック性が得られるかのように、上記公報には開示さ
れている。
う電極層115,115間で電流−電圧特性を調べる。
この結果、電極層115,115間において、電流−電
圧特性を示す線が直線になり、電極層115で完全なオ
ーミック性が得られるかのように、上記公報には開示さ
れている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の炭化ケイ素半導体素子にあっては、電極層1
15のオーミック性が完全なものではなかった。詳しく
は、従来の炭化ケイ素半導体素子の電極層115間の電
流−電圧特性を厳密に測定すると、電流−電圧特性を示
す線は、図12に示す曲線(b)であった。この曲線
(b)は、ある程度直線に近似したものであるが直線で
はない。すなわち、IとVとは比例関係にない。したが
って、従来の半導体基板にオーミック電極を形成して
も、そのオーミック性は不完全なものであった。
うな従来の炭化ケイ素半導体素子にあっては、電極層1
15のオーミック性が完全なものではなかった。詳しく
は、従来の炭化ケイ素半導体素子の電極層115間の電
流−電圧特性を厳密に測定すると、電流−電圧特性を示
す線は、図12に示す曲線(b)であった。この曲線
(b)は、ある程度直線に近似したものであるが直線で
はない。すなわち、IとVとは比例関係にない。したが
って、従来の半導体基板にオーミック電極を形成して
も、そのオーミック性は不完全なものであった。
【0008】
【課題解決のための知見】そこで、本願発明者は、従来
の炭化ケイ素半導体素子において、Ti層114を積層
する前の炭化ケイ素層113を、HFS(HYDROG
EN FORWARD SCATTERING:水素前
方散乱分析)法で分析した。この結果、炭化ケイ素層1
13の上部において、Si、C以外にも、水素原子が
1.5%(炭化ケイ素層113に対する重量%)以上検
出された。この1.5%以上の水素原子は、炭化ケイ素
層113の上部を変質させ、電極層115のオーミック
不良の原因であると考えられる。
の炭化ケイ素半導体素子において、Ti層114を積層
する前の炭化ケイ素層113を、HFS(HYDROG
EN FORWARD SCATTERING:水素前
方散乱分析)法で分析した。この結果、炭化ケイ素層1
13の上部において、Si、C以外にも、水素原子が
1.5%(炭化ケイ素層113に対する重量%)以上検
出された。この1.5%以上の水素原子は、炭化ケイ素
層113の上部を変質させ、電極層115のオーミック
不良の原因であると考えられる。
【0009】したがって、従来のように、Ti層114
を用いた炭化ケイ素自然酸化膜の除去のみによっては、
完全なオーミック性を得ることはできず、炭化ケイ素層
113の上部の変質の影響を排除できないものである。
を用いた炭化ケイ素自然酸化膜の除去のみによっては、
完全なオーミック性を得ることはできず、炭化ケイ素層
113の上部の変質の影響を排除できないものである。
【0010】そして、炭化ケイ素層113の上部に水素
原子を1.5%以上含む原因は、エピタキシャル成長で
使用するH2キャリアガスによるものと考えられる。こ
れは、炭化ケイ素層113をエピタキシャル成長させた
後、炭化ケイ素基板111をエピタキシャル成長の温度
から室温まで下げるとき、カーボンソースのガスおよび
シリコンソースのガスの供給を停止するが、H2キャリ
アガスを供給し続けるからである。
原子を1.5%以上含む原因は、エピタキシャル成長で
使用するH2キャリアガスによるものと考えられる。こ
れは、炭化ケイ素層113をエピタキシャル成長させた
後、炭化ケイ素基板111をエピタキシャル成長の温度
から室温まで下げるとき、カーボンソースのガスおよび
シリコンソースのガスの供給を停止するが、H2キャリ
アガスを供給し続けるからである。
【0011】そこで、本願発明者は、p型炭化ケイ素層
113の変質部を除去し、炭化ケイ素層113の内部
(その変質部より下方の部分)を露出させた。この炭化
ケイ素層113の露出部をHFS法で分析した。この結
果、水素原子が1%以下検出された。さらに、炭化ケイ
素層113の露出部の上に所定の電極形成を行い、その
電流−電圧特性を調べた。この結果、図12に示すよう
に、電流−電圧特性は完全な直線(a)になった。した
がって、電極層115は完全なオーミック性を有する。
この結果、炭化ケイ素層113の表面部に水素原子が1
%を超えて含まれると、オーミック性が不完全になり、
水素原子が1%以下含まれると、オーミック性が完全に
なるという知見が得られた。
113の変質部を除去し、炭化ケイ素層113の内部
(その変質部より下方の部分)を露出させた。この炭化
ケイ素層113の露出部をHFS法で分析した。この結
果、水素原子が1%以下検出された。さらに、炭化ケイ
素層113の露出部の上に所定の電極形成を行い、その
電流−電圧特性を調べた。この結果、図12に示すよう
に、電流−電圧特性は完全な直線(a)になった。した
がって、電極層115は完全なオーミック性を有する。
この結果、炭化ケイ素層113の表面部に水素原子が1
%を超えて含まれると、オーミック性が不完全になり、
水素原子が1%以下含まれると、オーミック性が完全に
なるという知見が得られた。
【0012】
【発明の目的】本発明は、かかる知見に着目してなされ
たものであり、その目的は、完全なオーミック性を有す
る電極を形成することができる半導体基板および半導体
基板の製造方法を提供することである。
たものであり、その目的は、完全なオーミック性を有す
る電極を形成することができる半導体基板および半導体
基板の製造方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、単結晶炭化ケイ素層を有する半導体基板において、
上記単結晶炭化ケイ素層の表面部は、99%以上の単結
晶炭化ケイ素を含むものである。
は、単結晶炭化ケイ素層を有する半導体基板において、
上記単結晶炭化ケイ素層の表面部は、99%以上の単結
晶炭化ケイ素を含むものである。
【0014】また、請求項2に記載の発明は、単結晶炭
化ケイ素層を有する半導体基板において、上記単結晶炭
化ケイ素層の表面部は、1%以下の水素原子を含むもの
である。
化ケイ素層を有する半導体基板において、上記単結晶炭
化ケイ素層の表面部は、1%以下の水素原子を含むもの
である。
【0015】また、請求項3に記載の発明は、単結晶半
導体基板部上に、単結晶炭化ケイ素層をエピタキシャル
成長させることにより、該単結晶炭化ケイ素層の上部を
変質させ、変質層を形成する変質工程と、この変質層を
除去する除去工程と、を含む半導体基板の製造方法であ
る。
導体基板部上に、単結晶炭化ケイ素層をエピタキシャル
成長させることにより、該単結晶炭化ケイ素層の上部を
変質させ、変質層を形成する変質工程と、この変質層を
除去する除去工程と、を含む半導体基板の製造方法であ
る。
【0016】また、請求項4に記載の発明は、上記除去
工程にあっては、上記変質層を熱酸化することにより熱
酸化層を形成し、この熱酸化層を溶液で除去する半導体
基板の製造方法である。
工程にあっては、上記変質層を熱酸化することにより熱
酸化層を形成し、この熱酸化層を溶液で除去する半導体
基板の製造方法である。
【0017】また、請求項5に記載の発明は、上記除去
工程にあっては、上記変質層を研磨して除去する半導体
基板の製造方法である。
工程にあっては、上記変質層を研磨して除去する半導体
基板の製造方法である。
【0018】また、請求項6に記載の発明は、上記除去
工程にあっては、上記変質層を研磨することにより発生
した研磨歪層を熱酸化することにより熱酸化層を形成
し、この熱酸化層を溶液で除去する半導体基板の製造方
法である。
工程にあっては、上記変質層を研磨することにより発生
した研磨歪層を熱酸化することにより熱酸化層を形成
し、この熱酸化層を溶液で除去する半導体基板の製造方
法である。
【0019】
【作用】請求項1に記載の発明に係る半導体基板にあっ
ては、単結晶炭化ケイ素層の表面部に99%以上の単結
晶炭化ケイ素が含まれる。また、請求項2に記載の発明
に係る半導体基板にあったは、単結晶炭化ケイ素層の表
面部に1%以下の水素原子が含まれる。これらのため、
単結晶炭化ケイ素層上にオーミック電極を形成しても、
オーミック性が完全なものである。
ては、単結晶炭化ケイ素層の表面部に99%以上の単結
晶炭化ケイ素が含まれる。また、請求項2に記載の発明
に係る半導体基板にあったは、単結晶炭化ケイ素層の表
面部に1%以下の水素原子が含まれる。これらのため、
単結晶炭化ケイ素層上にオーミック電極を形成しても、
オーミック性が完全なものである。
【0020】このオーミック電極としては、Al、Al
−Si、Au、Cr、Mo、Ni、Ta、TaSi2、
Ti、W、Au−Ta、WSi2、TiSi2等が適して
いる。なお、このオーミック電極は、真空蒸着法または
スパッタリングなどで形成される。
−Si、Au、Cr、Mo、Ni、Ta、TaSi2、
Ti、W、Au−Ta、WSi2、TiSi2等が適して
いる。なお、このオーミック電極は、真空蒸着法または
スパッタリングなどで形成される。
【0021】そして、請求項3に記載の発明に係る半導
体基板の製造方法は、単結晶半導体基板部上に単結晶炭
化ケイ素層をエピタキシャル成長させる。この結果、単
結晶炭化ケイ素層の上部が変質し、変質層となる。この
変質とは、単結晶炭化ケイ素層上にオーミック電極を形
成したとき、オーミック性が不完全になることをいう。
さらに、変質層を除去する。この結果、単結晶炭化ケイ
素層の表面部が正常に形成される。すなわち、この単結
晶炭化ケイ素層上にオーミック電極を形成しても、オー
ミック性は完全である。
体基板の製造方法は、単結晶半導体基板部上に単結晶炭
化ケイ素層をエピタキシャル成長させる。この結果、単
結晶炭化ケイ素層の上部が変質し、変質層となる。この
変質とは、単結晶炭化ケイ素層上にオーミック電極を形
成したとき、オーミック性が不完全になることをいう。
さらに、変質層を除去する。この結果、単結晶炭化ケイ
素層の表面部が正常に形成される。すなわち、この単結
晶炭化ケイ素層上にオーミック電極を形成しても、オー
ミック性は完全である。
【0022】この単結晶半導体基板部としては、単結晶
シリコンまたは単結晶炭化ケイ素などの材料が適してい
る。また、単結晶炭化ケイ素層は4H、6H、または3
Cなどの結晶構造である。上記エピタキシャル成長は、
単結晶半導体基板部の材料の種類、その結晶構造および
単結晶炭化ケイ素層の結晶構造によって、ホモエピタキ
シャル成長またはヘテロエピタキシャル成長するもので
ある。このようなエピタキシャル成長には、VPE(気
相エピタキシャル法)、LPE(液相エピタキシャル
法)、MBE(分子線エピタキシャル法)が用いられ
る。このVPEとしては、CVD(化学的気相成長
法)、PVD(物理的気相成長法)がある。また、LP
Eとしては、ディップ法、回転ディップ法がある。
シリコンまたは単結晶炭化ケイ素などの材料が適してい
る。また、単結晶炭化ケイ素層は4H、6H、または3
Cなどの結晶構造である。上記エピタキシャル成長は、
単結晶半導体基板部の材料の種類、その結晶構造および
単結晶炭化ケイ素層の結晶構造によって、ホモエピタキ
シャル成長またはヘテロエピタキシャル成長するもので
ある。このようなエピタキシャル成長には、VPE(気
相エピタキシャル法)、LPE(液相エピタキシャル
法)、MBE(分子線エピタキシャル法)が用いられ
る。このVPEとしては、CVD(化学的気相成長
法)、PVD(物理的気相成長法)がある。また、LP
Eとしては、ディップ法、回転ディップ法がある。
【0023】例えば、CVDで用いるシリコンソースの
ガスとしては、SiH4、SiCl4、SiHCl3、S
iHCl2、(CH3)3SiCl、(CH3)2SiCl2
などが適している。また、カーボンソースのガスとして
は、CCl4、炭化水素などが適している。この炭化水
素としては、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C3H8
などが適している。キャリアガスとしては、H2、Ar
などが適している。なお、キャリアガスはArのみでも
よい。
ガスとしては、SiH4、SiCl4、SiHCl3、S
iHCl2、(CH3)3SiCl、(CH3)2SiCl2
などが適している。また、カーボンソースのガスとして
は、CCl4、炭化水素などが適している。この炭化水
素としては、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C3H8
などが適している。キャリアガスとしては、H2、Ar
などが適している。なお、キャリアガスはArのみでも
よい。
【0024】例えば、このようなシリコンソースのガ
ス、カーボンソースのガス、キャリアガスを用いたCV
Dで、その温度が800〜1400℃の単結晶シリコン
基板上に、3C構造の単結晶炭化ケイ素層をエピタキシ
ャル成長させることが可能である。また、その温度が8
00〜1400℃の6H構造の単結晶炭化ケイ素基板上
に、3C構造の単結晶炭化ケイ素層をエピタキシャル成
長させることが可能である。また、上記カーボンソース
のガスおよびキャリアガスを用いて、その基板温度が8
00〜1400℃の単結晶シリコン基板上に、薄い炭化
層を形成し、この後、上記シリコンソースのガスを加え
て、上記炭化層上に3C構造の単結晶炭化ケイ素層をエ
ピタキシャル成長させることが可能である。また、その
温度が1200〜1500℃の6H構造の単結晶炭化ケ
イ素基板上に、6H構造の単結晶炭化ケイ素層をエピタ
キシャル成長させることが可能である。
ス、カーボンソースのガス、キャリアガスを用いたCV
Dで、その温度が800〜1400℃の単結晶シリコン
基板上に、3C構造の単結晶炭化ケイ素層をエピタキシ
ャル成長させることが可能である。また、その温度が8
00〜1400℃の6H構造の単結晶炭化ケイ素基板上
に、3C構造の単結晶炭化ケイ素層をエピタキシャル成
長させることが可能である。また、上記カーボンソース
のガスおよびキャリアガスを用いて、その基板温度が8
00〜1400℃の単結晶シリコン基板上に、薄い炭化
層を形成し、この後、上記シリコンソースのガスを加え
て、上記炭化層上に3C構造の単結晶炭化ケイ素層をエ
ピタキシャル成長させることが可能である。また、その
温度が1200〜1500℃の6H構造の単結晶炭化ケ
イ素基板上に、6H構造の単結晶炭化ケイ素層をエピタ
キシャル成長させることが可能である。
【0025】また、請求項4に記載の発明に係る半導体
基板の製造方法にあっては、炭化ケイ素層の変質層を熱
酸化する。この結果、変質層は熱酸化層となる。この熱
酸化層は二酸化ケイ素層である。この熱酸化層を溶液で
除去する。例えば、HF系の液に浸して化学的に除去す
る。この結果、単結晶炭化ケイ素層の表面部が正常に形
成される。
基板の製造方法にあっては、炭化ケイ素層の変質層を熱
酸化する。この結果、変質層は熱酸化層となる。この熱
酸化層は二酸化ケイ素層である。この熱酸化層を溶液で
除去する。例えば、HF系の液に浸して化学的に除去す
る。この結果、単結晶炭化ケイ素層の表面部が正常に形
成される。
【0026】また、請求項5に記載の発明に係る半導体
基板の製造方法にあっては、単結晶炭化ケイ素層の変質
層を研磨して除去する。この結果、単結晶炭化ケイ素層
の表面部が正常に形成される。例えば、この研磨として
は、ダイヤモンドスラリーを用いた機械的研磨が適して
いる。
基板の製造方法にあっては、単結晶炭化ケイ素層の変質
層を研磨して除去する。この結果、単結晶炭化ケイ素層
の表面部が正常に形成される。例えば、この研磨として
は、ダイヤモンドスラリーを用いた機械的研磨が適して
いる。
【0027】また、請求項6に記載の発明に係る半導体
基板の製造方法にあっては、単結晶炭化ケイ素層の変質
層を研磨する。この結果、変質層の一部は除去され、残
った変質層は、研磨の際の歪を含む研磨歪層となる。こ
の研磨歪層を熱酸化する。この結果、研磨歪層は熱酸化
層となる。この熱酸化層を溶液で除去する。この結果、
単結晶炭化ケイ素層の表面部が正常に形成される。ま
た、単結晶炭化ケイ素層の変質層が厚いときでも、研磨
で、短時間に除去することができる。
基板の製造方法にあっては、単結晶炭化ケイ素層の変質
層を研磨する。この結果、変質層の一部は除去され、残
った変質層は、研磨の際の歪を含む研磨歪層となる。こ
の研磨歪層を熱酸化する。この結果、研磨歪層は熱酸化
層となる。この熱酸化層を溶液で除去する。この結果、
単結晶炭化ケイ素層の表面部が正常に形成される。ま
た、単結晶炭化ケイ素層の変質層が厚いときでも、研磨
で、短時間に除去することができる。
【0028】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の第1実施例を
説明する。
説明する。
【0029】まず、単結晶シリコン基板1を準備する
(図1)。この単結晶シリコン基板1を800〜140
0℃に加熱して、C3H8ガス、SiH4ガス、H2ガスを
供給する。この結果、単結晶シリコン基板1上に3C構
造の単結晶炭化ケイ素層2がヘテロエピタキシャル成長
する。このときの単結晶炭化ケイ素層2は、n型、キャ
リア濃度1017/cm3、膜厚2〜20μmである。こ
のとき単結晶炭化ケイ素層2の上部には、厚さ50〜8
0nmの変質層3が形成されている(図2)。
(図1)。この単結晶シリコン基板1を800〜140
0℃に加熱して、C3H8ガス、SiH4ガス、H2ガスを
供給する。この結果、単結晶シリコン基板1上に3C構
造の単結晶炭化ケイ素層2がヘテロエピタキシャル成長
する。このときの単結晶炭化ケイ素層2は、n型、キャ
リア濃度1017/cm3、膜厚2〜20μmである。こ
のとき単結晶炭化ケイ素層2の上部には、厚さ50〜8
0nmの変質層3が形成されている(図2)。
【0030】この後、O2およびH2Oの雰囲気にて、1
000〜1200℃の温度で、2〜100時間の熱処理
を施す。この結果、上記変質層3は熱酸化され、熱酸化
層4となる(図3)。次に、この熱酸化層4をHF液に
てエッチング処理して除去する(図4)。この直後に、
真空蒸着法により、Ti層5およびNi電極層6を直径
0.5mm、間隔5mmに形成する(図5)。
000〜1200℃の温度で、2〜100時間の熱処理
を施す。この結果、上記変質層3は熱酸化され、熱酸化
層4となる(図3)。次に、この熱酸化層4をHF液に
てエッチング処理して除去する(図4)。この直後に、
真空蒸着法により、Ti層5およびNi電極層6を直径
0.5mm、間隔5mmに形成する(図5)。
【0031】このTi層5は、HF処理後からTi層5
の形成までの間に、単結晶炭化ケイ素層2上に成長した
炭化ケイ素自然酸化膜を還元するものである。なお、こ
のTi層5としては、Tiに限ることなく、炭化ケイ素
よりも強く酸素と反応する金属であればよい。例えば、
Cd、Cr、Ni、Mgなどが適している。そして、上
記電極層6,6間の電流−電圧特性を調べると、図12
の直線(a)と同じ直線である。したがって、電極層6
のオーミック性は完全である。
の形成までの間に、単結晶炭化ケイ素層2上に成長した
炭化ケイ素自然酸化膜を還元するものである。なお、こ
のTi層5としては、Tiに限ることなく、炭化ケイ素
よりも強く酸素と反応する金属であればよい。例えば、
Cd、Cr、Ni、Mgなどが適している。そして、上
記電極層6,6間の電流−電圧特性を調べると、図12
の直線(a)と同じ直線である。したがって、電極層6
のオーミック性は完全である。
【0032】次に、本発明の第2実施例を説明する。
【0033】まず、上記第1実施例のものと同じよう
に、単結晶シリコン基板1上に3C構造の単結晶炭化ケ
イ素層7をヘテロエピタキシャル成長させる。この結
果、単結晶炭化ケイ素層7の上部には、厚さ100nm
の変質層8が形成されている(図6)。
に、単結晶シリコン基板1上に3C構造の単結晶炭化ケ
イ素層7をヘテロエピタキシャル成長させる。この結
果、単結晶炭化ケイ素層7の上部には、厚さ100nm
の変質層8が形成されている(図6)。
【0034】この厚さ100nmの変質層8をダイヤモ
ンドスラリーを含む研磨液で研磨して50〜80nm程
度の厚さだけ除去する。残った変質層8は研磨の際の歪
を含み、研磨歪層9となる(図7)。この後、O2およ
びH2Oの雰囲気にて、1000〜1200℃の温度
で、0.5〜40時間の熱処理を施す。この結果、厚さ
20〜50nmの研磨歪層9は熱酸化され、熱酸化層1
0となる(図8)。次に、第1実施例のときと同じよう
に、この熱酸化層10をHF液にてエッチング処理して
除去する(図9)。この直後に、真空蒸着法により、T
i層5およびNi電極層6を形成する(図10)。そし
て、電極層6,6間の電流−電圧特性を調べると、図1
2の直線(a)と同じ直線であり、電極層6のオーミッ
ク性は完全である。
ンドスラリーを含む研磨液で研磨して50〜80nm程
度の厚さだけ除去する。残った変質層8は研磨の際の歪
を含み、研磨歪層9となる(図7)。この後、O2およ
びH2Oの雰囲気にて、1000〜1200℃の温度
で、0.5〜40時間の熱処理を施す。この結果、厚さ
20〜50nmの研磨歪層9は熱酸化され、熱酸化層1
0となる(図8)。次に、第1実施例のときと同じよう
に、この熱酸化層10をHF液にてエッチング処理して
除去する(図9)。この直後に、真空蒸着法により、T
i層5およびNi電極層6を形成する(図10)。そし
て、電極層6,6間の電流−電圧特性を調べると、図1
2の直線(a)と同じ直線であり、電極層6のオーミッ
ク性は完全である。
【0035】この第2実施例は、第1実施例と比較する
と、変質層8は第1実施例の変質層3より厚い。この厚
いとき、第1実施例の方法を用いると、熱酸化時間に長
時間を要する。この結果、単結晶炭化ケイ素層5の表面
部を正常に形成する時間も長くなる。しかし、第2実施
例の場合は、変質層8より薄い研磨歪層9を熱酸化す
る。このため、熱酸化の時間も短い。この結果、単結晶
炭化ケイ素層5の表面部を正常に形成する時間も短くな
る。
と、変質層8は第1実施例の変質層3より厚い。この厚
いとき、第1実施例の方法を用いると、熱酸化時間に長
時間を要する。この結果、単結晶炭化ケイ素層5の表面
部を正常に形成する時間も長くなる。しかし、第2実施
例の場合は、変質層8より薄い研磨歪層9を熱酸化す
る。このため、熱酸化の時間も短い。この結果、単結晶
炭化ケイ素層5の表面部を正常に形成する時間も短くな
る。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、完全なオーミック性を
有する電極を形成することができる炭化ケイ素基板を得
ることができる。
有する電極を形成することができる炭化ケイ素基板を得
ることができる。
【図1】第1実施例に係る半導体基板の製造方法の一工
程を示す断面図である。
程を示す断面図である。
【図2】第1実施例に係る半導体基板の製造方法の一工
程を示す断面図である。
程を示す断面図である。
【図3】第1実施例に係る半導体基板の製造方法の一工
程を示す断面図である。
程を示す断面図である。
【図4】第1実施例に係る半導体基板の製造方法の一工
程を示す断面図である。
程を示す断面図である。
【図5】第1実施例に係る半導体基板の製造方法の一工
程を示す断面図である。
程を示す断面図である。
【図6】第2実施例に係る半導体基板の製造方法の一工
程を示す断面図である。
程を示す断面図である。
【図7】第2実施例に係る半導体基板の製造方法の一工
程を示す断面図である。
程を示す断面図である。
【図8】第2実施例に係る半導体基板の製造方法の一工
程を示す断面図である。
程を示す断面図である。
【図9】第2実施例に係る半導体基板の製造方法の一工
程を示す断面図である。
程を示す断面図である。
【図10】第2実施例に係る半導体基板の製造方法の一
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
【図11】従来例の半導体基板を示す断面図である。
【図12】従来例および本発明の金属電極間の電流−電
圧特性を示すグラフである。
圧特性を示すグラフである。
1 単結晶シリコン基板 2 単結晶炭化ケイ素層 3 変質層 4 熱酸化層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神山 栄治 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内
Claims (6)
- 【請求項1】 単結晶炭化ケイ素層を有する半導体基板
において、 上記単結晶炭化ケイ素層の表面部は、99%以上の単結
晶炭化ケイ素を含むことを特徴とする半導体基板。 - 【請求項2】 単結晶炭化ケイ素層を有する半導体基板
において、 上記単結晶炭化ケイ素層の表面部は、1%以下の水素原
子を含むことを特徴とする半導体基板。 - 【請求項3】 単結晶半導体基板部上に、単結晶炭化ケ
イ素層をエピタキシャル成長させることにより、該単結
晶炭化ケイ素層の上部を変質させ、変質層を形成する変
質工程と、 この変質層を除去する除去工程と、を含むことを特徴と
する半導体基板の製造方法。 - 【請求項4】 上記除去工程にあっては、上記変質層を
熱酸化することにより熱酸化層を形成し、 この熱酸化層を溶液で除去する請求項3に記載の半導体
基板の製造方法。 - 【請求項5】 上記除去工程にあっては、上記変質層を
研磨して除去する請求項3に記載の半導体基板の製造方
法。 - 【請求項6】 上記除去工程にあっては、上記変質層を
研磨することにより研磨歪層を形成し、 この研磨歪層を熱酸化することにより熱酸化層を形成
し、 この熱酸化層を溶液で除去する請求項3に記載の半導体
基板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34007593A JP3210161B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 半導体基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34007593A JP3210161B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 半導体基板およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07161658A true JPH07161658A (ja) | 1995-06-23 |
JP3210161B2 JP3210161B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=18333488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34007593A Expired - Fee Related JP3210161B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 半導体基板およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3210161B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007201155A (ja) * | 2006-01-26 | 2007-08-09 | Nissan Motor Co Ltd | 炭化珪素半導体装置及び炭化珪素半導体装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-12-07 JP JP34007593A patent/JP3210161B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007201155A (ja) * | 2006-01-26 | 2007-08-09 | Nissan Motor Co Ltd | 炭化珪素半導体装置及び炭化珪素半導体装置の製造方法 |
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---|---|
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