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公開番号2025100768
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2025068378,2022101463
出願日2025-04-17,2022-06-23
発明の名称半導体構造、および半導体素子
出願人豊田合成株式会社
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類H01L 21/205 20060101AFI20250626BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】III族窒化物半導体のSi濃度のばらつきを抑制すること。
【解決手段】準備工程S1では、まず、サセプタ1の凹部2にダミー基板3を設置する。サセプタ1は、カーボンからなるサセプタ1の表面にSiC膜4が形成されているものを用いる。次に、サセプタ1を1100℃以上の温度に加熱し、サセプタ1上にAl原料を導入する。Al原料の導入により、サセプタ1のSiC膜4上、およびダミー基板3上には、Alを含む膜5が形成される。次に、サセプタ1を室温まで降温し、ダミー基板3をサセプタ1の凹部2から取り出す。成長工程S2は、準備工程S1の後に行う工程である。成長工程S2では、サセプタ1の凹部2に基板7を設置し、MOCVD法によって基板7上にIII族窒化物半導体からなる半導体層8を形成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＳｉＣ膜で表面が覆われたサセプタに基板を設置し、前記基板上にＩＩＩ族窒化物半導体を形成する成長工程を有したＩＩＩ族窒化物半導体の製造方法において、
前記成長工程の前に準備工程を有し、
前記準備工程は、
前記サセプタにダミー基板を設置する第１工程と、
前記サセプタを１１００℃以上に加熱し、Ａｌ原料を供給して前記ＳｉＣ膜上にＡｌを含む膜を形成する第２工程と、
前記ダミー基板を前記サセプタから取り出す第３工程と、
を有する、
ことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体の製造方法。
続きを表示（約 260 文字）【請求項２】
前記第２工程において、アンモニアガスを供給しないことを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程において、Ａｌ原料を運ぶキャリアガスの流量を変化させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体の製造方法。
【請求項４】
前記第２工程後、前記第３工程前に、前記Ａｌを含む膜上にＩＩＩ族窒化物半導体からなる半導体層を形成する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣ膜が形成されたサセプタを用いて基板上にＩＩＩ族窒化物半導体を成長させるＩＩＩ族窒化物半導体の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族窒化物半導体はＭＯＣＶＤ装置を用いて成長させるのが主流となっている。ＭＯＣＶＤでは、カーボン製のサセプタに基板を設置し、サセプタを加熱して基板を所望の温度まで加熱し、基板上で原料ガスを反応させることでＩＩＩ族窒化物半導体を結晶成長させている。
【０００３】
ここで、カーボン製のサセプタは、Ｖ族原料ガスであるアンモニアと反応してしまう。そのため、サセプタの表面がＳｉＣ膜でコートされたものを用いるのが一般的である。
【０００４】
特許文献１には、Ａｌ含有率の高いＩＩＩ族窒化物半導体を形成する前に、準備処理工程を行うことが記載されている。準備処理工程では、ダミー基板上に１１００℃以上でＡｌＮからなるダミー層を形成することが記載されている。これにより、反応炉内に堆積したＩＩＩ族金属や窒素など不純物をダミー層に取り込み、その後に形成するＡｌ含有率の高いＩＩＩ族窒化物半導体の不純物を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第５２２５９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
縦型のパワーデバイスでは、ドリフト層のドナー濃度は耐圧やオン抵抗といった素子特性に大きな影響を及ぼす。また、横型のパワーデバイスでは、バッファ層の抵抗が耐圧に影響を及ぼす。しかし、発明者らの検討により、ＳｉＣコートされたサセプタを用いると、ＳｉＣ膜からＳｉが乖離し、ＩＩＩ族窒化物半導体にＳｉが意図せず混入してしまうことがわかった。そのため、ドリフト層やバッファ層のＳｉ濃度がウェハ内でばらついてしまったり、ロット間でばらついたりしてしまう問題があった。
【０００７】
また、特許文献１は反応炉内に堆積した不純物がＩＩＩ族窒化物半導体に混入することを抑制するものであり、サセプタのＳｉＣ膜から乖離したＳｉがＩＩＩ族窒化物半導体に混入することを抑制するものではない。
【０００８】
そこで本発明の目的は、ＩＩＩ族窒化物半導体の製造方法において、ＩＩＩ族窒化物半導体のＳｉ濃度のばらつきを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ＳｉＣ膜で表面が覆われたサセプタに基板を設置し、前記基板上にＩＩＩ族窒化物半導体を形成する成長工程を有したＩＩＩ族窒化物半導体の製造方法において、前記成長工程の前に準備工程を有し、前記準備工程は、前記サセプタにダミー基板を設置する第１工程と、前記サセプタを１１００℃以上に加熱し、Ａｌ原料を供給して前記ＳｉＣ膜上にＡｌを含む膜を形成する第２工程と、前記ダミー基板を前記サセプタから取り出す第３工程と、を有する、ことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体の製造方法である。
【００１０】
本発明において、前記第２工程において、アンモニアガスを供給しなくてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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