JP2015051895A - 炭化珪素エピタキシャル基板、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、炭化珪素成長装置および炭化珪素成長装置用部材 - Google Patents
炭化珪素エピタキシャル基板、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、炭化珪素成長装置および炭化珪素成長装置用部材 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】主表面(第2の主面2A)を有する炭化珪素エピタキシャル基板10であって、ベース基板1と、ベース基板1上に形成されて、主表面(第2の主面2A)を含む炭化珪素エピタキシャル層2とを備え、第2の主面2Aの表面粗さは0.6nm以下であり、炭化珪素エピタキシャル層2中の窒素濃度の、主表面(第2の主面2A)を含む表面層における炭化珪素エピタキシャル基板10面内での平均値に対する、炭化珪素エピタキシャル層2中の窒素濃度の、上記表面層における炭化珪素エピタキシャル基板10面内での標準偏差の比率が、15%以下である。
【選択図】図1
Description
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
(1) 本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板10は、主表面(第2の主面2A)を有する炭化珪素エピタキシャル基板10であって、ベース基板1と、ベース基板1上に形成されて、主表面(第2の主面2A)を含む炭化珪素エピタキシャル層2とを備え、第2の主面2Aの表面粗さは0.6nm以下であり、炭化珪素エピタキシャル層2中の窒素濃度の、主表面(第2の主面2A)を含む表面層における炭化珪素エピタキシャル基板10面内での平均値に対する、炭化珪素エピタキシャル層2中の窒素濃度の、主表面(第2の主面2A)を含む表面層における炭化珪素エピタキシャル基板10面内での標準偏差の比率が、炭化珪素エピタキシャル基板10の主表面(第2の主面2A)内で15%以下である。
次に、本発明の実施の形態の詳細について説明する。
図1を参照して、実施の形態1に係る炭化珪素エピタキシャル基板10について説明する。本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板10は、ベース基板1と、ベース基板1の第1の主面1A上に形成された炭化珪素エピタキシャル層2とを備える。
次に、図7および図8を参照して、本発明の他の実施の形態である実施の形態2について説明する。実施の形態2に係る炭化珪素半導体装置は、実施の形態1に係る炭化珪素エピタキシャル基板10を用いて製造される炭化珪素半導体装置である。実施の形態2に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、実施の形態1に係る炭化珪素エピタキシャル基板10を用いて炭化珪素半導体装置30を製造する方法である。つまり、本実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、実施の形態1に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法と同様の構成を備えるとともに、炭化珪素エピタキシャル基板10に電極91,92を形成する工程(S20)をさらに備える点で異なる。
1.評価試料
(i)実施例試料1
まず、外径が150mmで厚みが350μmの炭化珪素からなるベース基板を準備した。
上記実施例試料1と基本的には同様の構成を有し、同様の条件で作製した。ただし、炭化珪素エピタキシャル層の形成に用いた原料ガスをC/Si比が1.1となる条件で導入し、かつ成長温度を1600℃とした点で異なる。
上記実施例試料1と基本的には同様の構成を有し、同様の条件で作製した。ただし、炭化珪素エピタキシャル層の形成に用いた原料ガスをC/Si比が1.2となる条件で導入し、かつ成長温度を1530℃とした点で異なる。
上記実施例試料1と基本的には同様の構成を有し、同様の条件で作製した。ただし、炭化珪素エピタキシャル層の形成に用いた原料ガスをC/Si比が1.2となる条件で導入し、かつ成長温度を1540℃とした点で異なる。
上記実施例試料1と基本的には同様の構成を有し、同様の条件で作製した。ただし、炭化珪素エピタキシャル層の形成に用いた原料ガスをC/Si比が1.2となる条件で導入し、かつ成長温度を1550℃とした点で異なる。
まず、外径が150mmで厚みが350μmの炭化珪素からなるベース基板を準備した。
上記比較例試料1と基本的には同様の構成を有し、同様の条件で作製した。ただし、成長温度を1550℃とした点で異なる。つまり、比較例試料2は、炭化珪素成長装置用部材の窒素濃度が低濃度ではない点を除いて、実施例試料4と同一の成長条件で成長されたものである。
(2−1)表面性状
上記のようにして得られた実施例試料および比較例試料に対し、微分干渉顕微鏡を用いて表面観察を行った。具体的には、10倍の対物レンズと10倍の接眼レンズを用いて炭化珪素エピタキシャル基板の表面(第2の主面)を観察した。
上記のようにして得られた実施例試料および比較例試料に対し、水銀プローブ装置を用いてC−V測定を行い、キャリア濃度を算出した。具体的には、炭化珪素エピタキシャル基板の中心から径方向に10mm間隔でC−V測定を実施した。測定結果から、炭化珪素エピタキシャル基板面内での平均値と標準偏差を算出し、平均値に対する標準偏差の比率(σ/Ave.)を求めた。
(3−1)表面性状
実施例試料1〜5、および比較例1および2の炭化珪素エピタキシャル基板の表面(第2の主面)には、三角欠陥やステップバンチングは確認されず、良好な表面性状を有していた。このときの表面粗さ(Ra)は、0.2nm以上0.3nm以下程度であった。
実施例試料1〜5の炭化珪素エピタキシャル基板の表面(第2の主面)における窒素濃度の上記比率(σ/Ave.)は、15%以下であり、実施例試料5の炭化珪素エピタキシャル基板では7%以下、実施例試料3および4の炭化珪素エピタキシャル基板では5%以下と、窒素濃度が極めて均一であることが確認された。これに対し、炭化珪素成長装置用部材の窒素濃度が低濃度ではない点を除いて、エピタキシャル成長条件が実施例試料3および4と同一である、比較例試料1および2の炭化珪素エピタキシャル基板では、表面(第2の主面)における窒素濃度の上記比率(σ/Ave.)は、20%および30%であった。つまり、炭化珪素成長装置用部材の窒素濃度を10ppm以下とすることにより、従来の炭化珪素成長装置用部材を用いた場合には窒素を取り込みやすく第2の主面における窒素濃度の面内均一性が低下してしまう成長条件を用いても、第2の主面における窒素濃度の面内均一性が高い炭化珪素エピタキシャル基板を製造することができることが確認された。
1A 第1の主面
1B 第3の主面
2 炭化珪素エピタキシャル層
2A 第2の主面
10 炭化珪素エピタキシャル基板
11 基板ホルダ
11a 基板ホルダ母材(母材)
11b ホルダコート部(被覆膜)
12 発熱体
12a 発熱体母材(母材)
12b 発熱体コート部(被覆膜)
13 断熱材
14 石英管
15 誘導加熱用コイル
16 配管
91 ショットキー電極
92 オーミック電極
93 配線
94 パッド電極
30 炭化珪素半導体装置
100 炭化珪素成長装置。
Claims (11)
- 主表面を有する炭化珪素エピタキシャル基板であって、
ベース基板と、
前記ベース基板上に形成されて、前記主表面を含む炭化珪素エピタキシャル層とを備え、
前記主表面の表面粗さは0.6nm以下であり、
前記炭化珪素エピタキシャル層中の窒素濃度の前記主表面を含む表面層における前記炭化珪素エピタキシャル基板面内での平均値に対する、前記炭化珪素エピタキシャル層中の前記窒素濃度の前記表面層における前記炭化珪素エピタキシャル基板面内での標準偏差の比率が、15%以下である、炭化珪素エピタキシャル基板。 - 前記炭化珪素エピタキシャル層における前記窒素のバックグラウンド濃度は1×1015cm−3以下である、請求項1に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
- 前記炭化珪素エピタキシャル層における窒素の濃度は2×1016cm−3以下である、請求項1に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
- 外径が100mm以上である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
- ベース基板を準備する工程と、
炭化珪素成長装置内に前記ベース基板を配置する工程と、
前記ベース基板に対して炭化珪素エピタキシャル層を形成するために用いられる原料ガスを供給し、かつ、前記ベース基板をエピタキシャル成長温度にまで加熱することにより、前記ベース基板上に前記炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程とを備え、
前記炭化珪素成長装置は、前記原料ガスと接触するとともに、前記エピタキシャル成長温度にまで加熱される部材を含み、
前記部材の窒素濃度が10ppm以下である、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。 - 前記部材は、母材と、前記母材を覆う被覆膜とを有し、
前記母材および前記被覆膜の窒素濃度が10ppm以下である、請求項5に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。 - 前記炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程において、前記原料ガスはドーパントガスとしてアンモニアガスを含む、請求項5または請求項6に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
- 前記ベース基板を準備する工程において準備される前記ベース基板は、外径が100mm以上である、請求項5〜請求項7のいずれか1項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
- 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に電極を形成する工程とを備え、
前記炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程では、請求項5に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法により前記炭化珪素エピタキシャル基板が製造される、炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 炭化珪素をエピタキシャル成長させるために用いられる原料ガスと接触するとともに、エピタキシャル成長温度にまで加熱される部材を備え、
前記部材の窒素濃度が10ppm以下である、炭化珪素成長装置。 - 炭化珪素成長装置において、炭化珪素をエピタキシャル成長させるために用いられる原料ガスと接触するとともに、エピタキシャル成長温度にまで加熱される部材であって、
窒素濃度が10ppm以下である、炭化珪素成長装置用部材。
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