(57)【要約】【課題】本発明は、キャリア濃度が低減された成長膜を有し、Ｍ面を成長主面とする耐圧性に優れたエピタキシャルウエハを提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、Ｍ面を成長主面とする周期表第１３族金属窒化物半導体基板と、前記成長主面の面上に設けられ、周期表第１３族金属窒化物半導体からなりキャリア濃度が１×１０15〜１×１０17ｃｍ-3であるエピタキシャル成長膜とを有するエピタキシャルウエハに関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ面を成長主面とする周期表第１３族金属窒化物半導体基板と、
前記成長主面の面上に設けられ、周期表第１３族金属窒化物半導体からなり、キャリア濃度が１×１０15〜１×１０17ｃｍ-3であるエピタキシャル成長膜とを有するエピタキシャルウエハ。
【請求項２】
前記エピタキシャル成長膜がｎ型ドーパントを含み、前記ｎ型ドーパントの活性化率が０．７以下である、請求項１に記載のエピタキシャルウエハ。
【請求項３】
前記エピタキシャル成長膜の酸素濃度が５×１０15〜３×１０17ｃｍ-3である、請求項１又は２に記載のエピタキシャルウエハ。
【請求項４】
前記エピタキシャル成長膜の転位密度が１×１０7ｃｍ-2以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハ。
【請求項５】
前記周期表第１３族金属窒化物半導体基板の転位密度が１×１０7ｃｍ-2以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハ。
【請求項６】
前記成長主面がｃ軸方向にオフ角を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハ。
【請求項７】
前記オフ角の絶対値が１０°以下である、請求項６に記載のエピタキシャルウエハ。
【請求項８】
前記エピタキシャル成長膜の炭素濃度が１×１０15〜５×１０16ｃｍ-3である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載したエピタキシャルウエハの製造方法であって、
Ｍ面を成長主面とする周期表第１３族金属窒化物半導体基板上に有機金属化学気相成長法によって周期表第１３族金属窒化物半導体からなるエピタキシャル成長膜を成長させる成長工程を含み、
前記成長工程では、７０ｋＰａ以下の成長圧力で前記エピタキシャル成長膜を成長させるエピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項１０】
前記成長工程の前にＡｌＮ膜形成工程をさらに含む、請求項９に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の製造方法により製造されるエピタキシャルウエハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｍ面を成長主面とし、周期表第１３属金属窒化物半導体膜を含むエピタキシャルウエハ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、窒化物半導体エピタキシャルウエハの半導体材料には、窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物が用いられており、窒化物半導体エピタキシャルウエハは発光デバイスなどの様々なデバイスに使用されている。近年は、窒化物半導体エピタキシャルウエハは、発光デバイス用途に加え、電力用半導体素子（パワーデバイス）にも用いられるようになっている。このため、高圧力、大電流に耐え得る窒化物半導体エピタキシャルウエハの開発が進められている。
【０００３】
従来は、窒化物半導体エピタキシャルウエハの成長膜は、Ｃ面を成長主面とした周期表第１３族金属窒化物（以下、単に「第１３族窒化物」と称することもある。）基板上に形成されていた。しかし、この場合、ＧａＮなどの第１３族窒化物結晶の固有特性により、ピエゾ電界の影響が大きくなり、発光素子の効率が低下するという問題があった。また、Ｃ面を成長主面とした場合、貫通転位といった結晶欠陥が発生する結果、転位密度が高くなる場合があった。
【０００４】
これらの問題を解決するために、Ｃ面以外の非極性面を主面としてＧａＮ結晶を成長させ、発光デバイスを作製することが検討されてきた。例えば、特許文献１には、Ｍ面を成長主面とした窒化物半導体基板を用いた窒化物半導体が開示されている。ここでは、Ｍ面を成長主面とした基板上に、平坦でかつ結晶欠陥が少ないエピタキシャル成長膜を形成することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９１４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、Ｍ面を成長主面とした第１３族窒化物半導体基板上に形成したエピタキシャル成長膜は、Ｃ面を成長主面とした場合と比較してドーパントとなり得る不純物を取り込み易い傾向にあることがわかった。Ｍ面上のエピタキシャル成長においてドーパントとなり得る不純物を取り込みにくいエピタキシャルウエハの製造方法は確立されていなかったため、キャリア濃度が低減された成長膜を有するエピタキシャルウエハを製造できなかった。
【０００７】
また、Ｍ面を成長主面とした第１３族窒化物半導体基板上に形成したエピタキシャル成長膜は、酸素（Ｏ）やケイ素（Ｓｉ）などのｎ型ドーパントとなり得る不純物、特にＯを多く取り込みキャリア濃度が高くなるため、耐圧性が低くなり、逆バイアス電圧をかけた時に流れる電流（リーク電流）が大きくなる。このため、高圧力、大電流に耐えられないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、特定の条件を採用することで、ＯやＳｉなどのｎ型ドーパントとなり得る不純物を取り込みにくく、かつ簡便にＭ面を成長主面とした基板上に低キャリア濃度の成長膜を成長させる方法を見出した。また、本発明者らは、Ｍ面を成長主面とした第１３族窒化物半導体基板上に形成したエピタキシャル成長膜のキャリア濃度を一定範囲内に収めることにより、耐圧性の高いエピタキシャルウエハを得られることを見出した。具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
【０００９】
［１］Ｍ面を成長主面とする周期表第１３族金属窒化物半導体基板と、前記成長主面の面上に設けられ、周期表第１３族金属窒化物半導体からなり、キャリア濃度が１×１０15〜１×１０17ｃｍ-3であるエピタキシャル成長膜とを有するエピタキシャルウエハ。
［２］前記エピタキシャル成長膜がｎ型ドーパントを含み、前記ｎ型ドーパントの活性化率が０．７以下である、［１］に記載のエピタキシャルウエハ。
［３］前記エピタキシャル成長膜の酸素濃度が５×１０15〜３×１０17ｃｍ-3である、［１］又は［２］に記載のエピタキシャルウエハ。
［４］前記エピタキシャル成長膜の転位密度が１×１０7ｃｍ-2以下である、［１］〜［３］のいずれかに記載のエピタキシャルウエハ。
［５］前記周期表第１３族金属窒化物半導体基板の転位密度が１×１０7ｃｍ-2以下である、［１］〜［４］のいずれかに記載のエピタキシャルウエハ。
［６］前記成長主面がｃ軸方向にオフ角を有する、［１］〜［５］のいずれかに記載のエピタキシャルウエハ。
［７］前記オフ角の絶対値が１０°以下である、［６］に記載のエピタキシャルウエハ。
［８］前記エピタキシャル成長膜の炭素濃度が１×１０15〜５×１０16ｃｍ-3である、［１］〜［７］のいずれかに記載のエピタキシャルウエハ。
［９］［１］〜［８］のいずれかに記載したエピタキシャルウエハの製造方法であって、Ｍ面を成長主面とする周期表第１３族金属窒化物半導体基板上に有機金属化学気相成長法によって周期表第１３族金属窒化物半導体からなるエピタキシャル成長膜を成長させる成長工程を含み、前記成長工程では、７０ｋＰａ以下の成長圧力で前記エピタキシャル成長膜を成長させるエピタキシャルウエハの製造方法。
［１０］前記成長工程の前にＡｌＮ膜形成工程をさらに含む、［９］に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
［１１］［９］または［１０］に記載の製造方法により製造されるエピタキシャルウエハ。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、Ｍ面を成長主面とした第１３族窒化物半導体基板上に、ｎ型ドーパントとなり得る不純物を取り込みにくいエピタキシャル成長膜を有するエピタキシャルウエハとその製造方法を提供することができる。本発明では、Ｍ面を成長主面とした第１３族窒化物半導体基板上に、ｎ型ドーパントとなり得る不純物の濃度が低減され、キャリア濃度が低減されたたエピタキシャル成長膜を、簡便に製造することができる。
【００１１】
また、本発明によれば、Ｍ面を成長主面として第１３族窒化物半導体基板上に、１×１０15〜１×１０17ｃｍ-3のキャリア濃度を有するエピタキシャル成長膜を成長させることにより、耐圧性の高いエピタキシャルウエハを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１３族窒化物半導体の結晶構造のユニットセルを表した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は「〜」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【００１４】
（エピタキシャルウエハ）
エピタキシャルウエハは、主として周期表第１３族金属窒化物半導体基板（以下、単に「第１３族窒化物半導体基板」と称することがある。）と、その基板上に設けられたエピタキシャル成長膜を含む半導体積層構造を有する。本発明に係るエピタキシャルウエハは、第１３族窒化物半導体素子の製造に適した六方晶構造の結晶からなり、Ｍ面を成長主面とするエピタキシャル成長用の第１３族窒化物半導体基板と、その基板の成長主面の面上に形成された第１３族窒化物半導体のエピタキシャル成長膜から構成される。
【００１５】
本発明の製造方法における第１３族窒化物半導体基板としては、例えば、ＧａＮやＡｌＮに代表される周期表第１３族金属窒化物の基板が挙げられる。また、周期表第１３族金属窒化物の中でも、第１３族窒化物半導体基板は、その上に成長させるエピタキシャル成長膜と同種の結晶であることが好ましい。例えば、エピタキシャル成長膜としてＧａＮ結晶を成長させようとしている場合は、第１３族窒化物半導体基板もＧａＮ基板であることが好ましい。
周期表第１３族金属窒化物としては、ＧａＮの他に、ＡｌＮ、ＩｎＮ、またはこれらの混晶などを挙げることができる。混晶としては、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどを挙げることができる。好ましいのはＧａＮおよびＧａを含む混晶であり、より好ましいのはＧａＮである。
なお、第１３族窒化物半導体基板として、その上に成長させるエピタキシャル成長膜と異種の結晶を含む基板を用いる場合には、異種の結晶上にその上に成長させる周期表第１３族金属窒化物半導体結晶と同種の結晶からなる結晶層を形成したもの（テンプレート基板）を用いることが好ましい。
【００１６】
（周期表第１３族金属窒化物半導体基板）
本発明に係る第１３族窒化物半導体基板を構成する第１３族窒化物系化合物は、図１に示すように、六方晶系の結晶構造を有している。この結晶構造において、六角柱とみなせる六方晶のｃ軸［０００１］を法線とする面（六角柱の上面と下面）をＣ面［０００１］と呼び、六角柱の側壁面の各々をＭ面｛１−１００｝と呼ぶ。
第１３族窒化物半導体では、ｃ軸方向に対称面が存在しないため、分極方向がｃ軸方向に沿っている。このため、Ｃ面は、＋ｃ軸側と−ｃ軸側とで異なる性質を示す。すなわち、＋ｃ面（（０００１）面）と−ｃ面（（０００−１）面）とは幾何学的に等価な面であっても、化学的な性質は異なる。
一方、Ｍ面は、Ｃ面に対して直角な結晶面であるため、Ｍ面の法線は、分極方向に対して直交している。このため、Ｍ面は、極性のない非極性面である。なお、上述のように、六角柱の側壁面の各々がＭ面となるため、Ｍ面は、６種類の面方位（（１−１００）、（１０−１０）、（０１−１０）、（−１１００）、（−１０１０）、（０−１１０））で示されるが、これらの面方位は、幾何学的に等価な面方位であり、化学的性質も等価であるため、これらを総称して｛１−１００｝と示す。
【００１７】
本発明のエピタキシャルウエハの第１３族窒化物半導体基板は、非極性面の１つであるＭ面を成長主面とする。Ｍ面を成長主面とする第１３族窒化物半導体基板は、例えば、Ｃ面を主面としたＧａＮなどのバルク単結晶から切り出して作製することができる。切り出された基板のＭ面は、たとえば、化学的機械的研磨処理によって研磨され、ｃ軸方向およびａ軸方向の両方に関する方位誤差が、±１°以内、好ましくは±０．３°以内とされる。
第１３族窒化物半導体基板を切り出すためのバルク単結晶は、ハイドライド気相（ＨＶＰＥ）法や昇華法などの気相法、液相エピタキシ（ＬＰＥ）法などの液相法、アモノサーマル法などの方法で得られた結晶を用いることができる。中でも、ＨＶＰＥ法またはアモノサーマル法により得られた単結晶からなる第１３族窒化物半導体基板が好ましい。
【００１８】
Ｍ面を成長主面として第１３族窒化物半導体結晶の成長を行った場合、良好な結晶性を示す。Ｍ面を成長主面とすることにより、基板の主面を貫通する転位密度を低減することができるため、成長したエピタキシャル膜も貫通転位が少なく、結晶欠陥を低減したエピタキシャルウエハを得ることができる。よって、Ｍ面を結晶成長の主面とすることにより、結晶欠陥の少ない周期表１３族窒化物半導体結晶の成長を行うことができ、Ｃ面を結晶成長主面とする場合よりも、結晶性を向上させることができる。
【００１９】
本発明における第１３族窒化物半導体基板のＭ面は、ｃ軸方向にオフ角を有することが好ましく、−ｃ軸方向にオフ角を有することがより好ましい。オフ角とは、所定の低指数面からのずれを表す角度のことをいう。本発明では、成長主面のオフ角は、Ｍ面からのずれを表す角度を示す。本発明では、オフ角を有する第１３族窒化物半導体基板の成長主面は、Ｍ面に対して所定の角度に傾斜した面となる。
【００２０】
オフ角の絶対値は０°を超えることが好ましく、より好ましくは２°以上、さらに好ましくは４°以上であって、通常１０°以下であることが好ましい。ｃ軸方向のオフ角を上記範囲内となるように調整することによって、エピタキシャル成長膜へのｎ型ドーパントとなり得る不純物の取り込みを抑制することができる。これにより、エピタキシャルウエハの耐圧性を高めることができる。さらに、第１３族窒化物半導体基板の主面のオフ角を調整することによって、エピタキシャル成長膜の表面を平坦に保つことができるため好ましい。
【００２１】
第１３族窒化物半導体基板の厚みは、設計により適宜決定することができる。例えば、エピタキシャルウエハでは基板の厚みは１００μｍ以上であることが好ましく、２００μｍ以上であることがより好ましく、２５０μｍ以上であることがさらに好ましい。また、エピタキシャルウエハでは基板の厚みは７００μｍ以下であることが好ましく、６５０μｍ以下であることがより好ましく、５００μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２２】
第１３族窒化物半導体基板の転位密度は、特に限定されることはないが、１×１０7ｃｍ-2以下であることが好ましく、より好ましくは５×１０6ｃｍ-2以下、さらに好ましくは１×１０6ｃｍ-2以下である。特に、アモノサーマル法により得られる単結晶からなる第１３族窒化物半導体基板は転位密度が１×１０6ｃｍ-2以下であるため、その上に成長させるエピタキシャル膜に伝播する転位が低減され、より高品質のエピタキシャル成長膜を得ることができるため好ましい。
【００２３】
（エピタキシャル成長膜）
本発明では、第１３族窒化物半導体基板の成長主面上には、エピタキシャル成長膜が積層され、エピタキシャル成長膜は、１×１０15〜１×１０17ｃｍ-3のキャリア濃度を有する。本発明では、エピタキシャル成長膜に、酸素をｎ型ドーパントとして添加することで目的の濃度のキャリアを含有することができる。酸素をドーパントとして結晶原料に含ませるために、例えば、酸素又は水蒸気を含むガスを容器内に流通させてもよい。
【００２４】
酸素以外のｎ型ドーパントとしては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｓ等が挙げられる。これらの不純物は、ｎ型ドーパントとして第１３族窒化物結晶に添加され、第１３族窒化物結晶中でキャリアとなる。Ｓｉは窒化ガリウム結晶において、一般的に用いられる不純物であり、好適に用いられる。
【００２５】
エピタキシャル成長膜のキャリア濃度は、１×１０15ｃｍ-3以上であることが好ましく、２×１０15ｃｍ-3以上であることがより好ましく、３×１０15ｃｍ-3以上であることがさらに好ましい。また、エピタキシャル成長膜のキャリア濃度は、１×１０17ｃｍ-3以下であることが好ましく、９×１０16ｃｍ-3以下であることがより好ましく、８×１０16ｃｍ-3以下であることがより好ましく、５×１０16ｃｍ-3以下であることがより好ましく、１×１０16ｃｍ-3以下であることがより好ましく、９×１０15ｃｍ-3以下であることがさらに好ましい。
【００２６】
本発明では、エピタキシャル成長膜のキャリア濃度を上記範囲内に抑えることにより、耐圧性の高いエピタキシャルウエハを得ることができる。
ＧａＮ基板を電力用半導体素子（パワーデバイス）に用いる場合、一般的に、６００Ｖでリーク電流１．０×１０4Ａ／ｃｍ2以下の耐圧性が要求される。本発明で得られるエピタキシャルウエハは６００Ｖ以上の高電圧に耐えることができる。このため、本発明に係るエピタキシャルウエハはパワーデバイス等にも適用することができる。
【００２７】
また、Ｍ面の成長主面上に形成されたエピタキシャルウエハは、エピタキシャル成長膜の表面の状態が平坦であり、良質なエピタキシャルウエハを得ることができる。これにより、該エピタキシャルウエハ上に更にエピタキシャル膜を成長させてデバイス構造などを形成するのに好適である。
本発明に係るエピタキシャルウエハは、高い耐圧性と、良好な表面状態を有するため、パワーデバイス等に特に好適に用いることができる。
【００２８】
エピタキシャル成長膜の酸素濃度は、５×１０15〜３×１０17ｃｍ-3であることが好ましい。エピタキシャル成長膜の酸素濃度を上記範囲とすることにより、エピタキシャル成長膜のキャリア濃度を好ましい値とすることができる。これにより、エピタキシャルウエハの耐圧性を高めることができる。
また、エピタキシャル成長膜の酸素濃度は、３×１０17ｃｍ-3以下であることが好ましく、５×１０16ｃｍ-3以下であることがより好ましく、１×１０16ｃｍ-3以下であることがさらに好ましい。
【００２９】
エピタキシャル成長膜の酸素濃度を上記範囲内とするために、エピタキシャル成長膜を成長させる反応炉内の酸素含有量を調節することができる。例えば、エピタキシャル成長膜を成長させる際に、反応炉内に酸素、酸化物又は水蒸気を共存させることができる。また、反応炉内の酸素量を制御する場合は、エピタキシャル成長膜を成長させる反応炉内にカーボングラファイトやＡｌＮなど酸素を吸着するような部材を配置することもできる。反応炉内が酸化物からなる材料で形成される場合には、反応炉内壁を酸化物以外の化合物でコーティングしてもよい。
【００３０】
エピタキシャル成長膜はｎ型ドーパントを含み、該ｎ型ドーパントの活性化率は０．７以下であることが好ましく、０．５５以下であることがより好ましく、０．４以下であることがさらに好ましい。
【００３１】
ここで、ｎ型ドーパントの活性化率とは、エピタキシャル成長膜中のｎ型ドーパント濃度に対するキャリア濃度の百分率を指している。またｎ型ドーパント濃度とは、酸素、ケイ素などドナーとして働き得る不純物濃度の総和を指している。キャリア濃度は膜中で不純物が結晶格子位置に正しく置換され、且つ正（負）の電荷を放出した状態（イオン化した状態）の不純物濃度を指している。
つまり活性化率が高いとは、ドーピングされたｎ型ドーパントがキャリアとして働く電子を放出する割合が大きいことを表しており、活性化率が低いとはその逆を指している。つまりエピタキシャル成長膜中のドーパントである不純物濃度が大きくても、ｎ型ドーパントの活性化率を低くする事で、低キャリア濃度の成長膜を作製することができる。
【００３２】
一般的に膜中にドナー（ｎ型不純物）とアクセプター（ｐ型不純物）が存在するとき、電子がドナー準位からアクセプター準位に遷移する事により、ドナー濃度よりアクセプター濃度が高い場合はｎ型半導体の、逆の場合はｐ型半導体の性質を示す。本明細書における電荷補償とはこの電子の遷移現象を指しており、ｎ型ドーパント濃度としては、酸素やケイ素などのドナー濃度がアクセプター濃度分だけ減少した値になると考えられる。
本明細書においては、電荷補償を考慮して酸素濃度とＳｉ濃度を加えた数値から炭素濃度を引いた数値をｎ型ドーパント濃度とし、その数値でキャリア濃度を除算したものを活性化率としている。
【００３３】
エピタキシャル成長膜の転位密度は、１×１０7ｃｍ-2以下であることが好ましく、１×１０6ｍ-2以下であることがより好ましく、１×１０3ｃｍ-2以下であることがさらに好ましい。転位密度は、上記範囲内であれば、０であっても良い。転位密度を上記上限値以下とすることにより、貫通転位が少ないエピタキシャル成長膜を得ることができる。また、転位密度を上記上限値以下とすることにより、結晶欠陥を低減することができ、エピタキシャルウエハの耐圧性を高めることができる。このエピタキシャル成長膜を発光デバイスに用いた場合には、良好な発光効率を得ることができる。
【００３４】
エピタキシャル成長膜の炭素濃度は、１×１０15〜５×１０16ｃｍ-3であることが好ましい。炭素濃度は１×１０15ｃｍ-3以上であることが好ましく、５×１０15ｃｍ-3以上であることがより好ましく、８×１０15ｃｍ-3以上であることがさらに好ましい。また、炭素濃度は５×１０16ｃｍ-3以下であることが好ましく、４×１０16ｃｍ-3以下であることがより好ましく、２×１０16ｃｍ-3以下であることがより好ましく、９×１０15ｃｍ-3以下であることがさらに好ましい。エピタキシャル成長膜の炭素濃度を調節することにより、本発明ではエピタキシャル成長膜のキャリア濃度を好ましい範囲内とすることができる。
【００３５】
ｐ型ドーパントとなり得る不純物である炭素は、エピタキシャル成長膜に含まれるｎ型ドーパントである酸素やケイ素などの一部をドナー補償（電荷補償）するものと考えられる。このため、上述したように、エピタキシャル成長膜に一定量の炭素を含有させることにより、エピタキシャル成長膜のキャリア濃度を上記範囲内に抑えることができる。
本発明では、ｐ型ドーパントである炭素濃度を調節することにより、所望のキャリア濃度を有するエピタキシャル成長膜を得ることができる。
【００３６】
エピタキシャル成長膜の厚みは、キャリア濃度と厚みの相関式より適宜決定することができる。例えばキャリア濃度６×１０16ｃｍ-3の場合は、エピタキシャルウエハでは基板の厚みは２μｍ以上であることが好ましい。また、エピタキシャル成長膜の厚みは１０μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以下であることがより好ましく、６μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００３７】
（有機金属化学気相成長法）
本発明に係るエピタキシャルウエハを製造する場合には、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いることが好ましい。ＭＯＣＶＤ法は、有機金属を原料とした化学蒸着法（ＣＶＤ法）であり、基板表面に原料となるガスを供給し、化学反応により膜を堆積する方法である。ＭＯＣＶＤ法は、結晶の膜厚や組成を精密に制御できる方法であるため好適である。
ＭＯＣＶＤ法では、周期表第１３族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）等を用い、窒素原料としては、アンモニア（ＮＨ3）等を用いて反応炉内で結晶を成長させる。
【００３８】
本発明に係るエピタキシャルウエハの製造方法は、Ｍ面を成長主面とする第１３族窒化物半導体基板上にエピタキシャル成長膜をＭＯＣＶＤ法で成長させる成長工程を含む。この成長工程では、８５０〜１１５０℃の成長温度でエピタキシャル成長膜を成長させることが好ましい。
成長温度は、８５０℃以上であれば良く、９００℃以上であることが好ましく、９５０℃以上であることがより好ましく、９８０℃以上であることがより好ましく、１０００℃以上であることさらに好ましい。また、成長温度は、１１５０℃以下であれば良く、１１２０℃以下であることが好ましく、１１００℃以下であることがさらに好ましい。
【００３９】
本発明では、成長温度を、通常採用されるエピタキシャル成長膜の成長温度よりも高く設定し、８５０〜１１５０℃の範囲内としている。エピタキシャル成長膜の成長温度を通常よりも高い温度に設定することにより、炭素、酸素の取り込みを抑制する事が出来る。これによりエピタキシャル成長膜のキャリア濃度を１×１０15〜１×１０17ｃｍ-3の範囲内に調整することができる。これにより、耐圧性に優れたエピタキシャルウエハを得ることができる。
【００４０】
本発明に係るエピタキシャルウエハの製造方法の成長工程では、７０ｋＰａ以下の成長圧力でエピタキシャル成長膜を成長させることが好ましい。成長圧力は、７０ｋＰａ以下であれば良く、５０ｋＰａ以下であることが好ましく、４０ｋＰａ以下であることより好ましく、２０ｋＰａ以下であることがさらに好ましい。成長圧力を上記上限値以下とすることにより、結晶中への酸素の取り込みが抑制され、エピタキシャル成長膜のキャリア濃度を、１×１０15〜１×１０17ｃｍ-3の範囲内とすることができる。これにより、エピタキシャルウエハの耐圧性を高めることができる。
【００４１】
本発明に係るエピタキシャルウエハの製造方法の成長工程では、供給する窒素原料（Ｖ族原料）と周期表第１３族原料（ＩＩＩ族原料）との供給量の比率であるＶ／ＩＩＩ比を、８００以上としてエピタキシャル成長膜を成長させることが好ましい。Ｖ／ＩＩＩ比は、９００以上であることが好ましく、より好ましくは９５０以上であり、さらに好ましくは１０５０以上である。また、４０００以下であることが好ましく、３２６０以下であることがより好ましく、２２００以下であることがさらに好ましい。Ｖ／ＩＩＩ比を調整することより、エピタキシャル成長膜に取り込まれるＣ濃度を調整することができる。Ｖ／ＩＩＩ比を上記上限値以下とすることによりＣ濃度が高くなる傾向があり電荷補償の効果が大きくなることが期待でき、上記下限値以上にすることにより膜抵抗が大きくなりすぎることを防ぐことができ、キャリア濃度を１×１０15〜１×１０17ｃｍ-3の範囲内とすることができるため好ましい。
なお、Ｖ／ＩＩＩ比は、供給される原料ガスの流量から、原料ガスに含まれる窒素元素と第１３族元素とのモル比を算出することで求められる。
【００４２】
ＭＯＣＶＤ装置は、反応炉内に、下地基板、下地基板を載置するための部材、ガス供給管、排気管を備えている。
反応炉及び下地基板を載置するための部材の構成材質としては、石英、焼結体窒化ホウ素、ステンレス等が挙げられる。中でも、好ましい材質は石英である。反応炉内には、反応開始前にあらかじめ雰囲気ガスを充填しておいても良い。雰囲気ガス（キャリアガス）としては、例えば、水素、窒素、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒのような不活性ガス等を挙げることができる。
【００４３】
ＭＯＣＶＤ装置を用いてエピタキシャル成長膜を成長させる際には、反応炉内に下地基板を載置するための部材を配置し、その中の一部に反応部を設ける。反応部にはサセプターを配置し、サセプター上に石英部材を配置し、その上に成長基板を配置する。サセプターの材質としては、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）、カーボン、ＰＢＮ、ＳｉＣでコーティングされたカーボン等を挙げることができる。サセプターは成長室から取り外し可能であり、搬送のための基板キャリアとしても機能する。また、サセプターは、回転機構を有することが好ましい。
【００４４】
下地基板の成長面はガス流れの上流側を向くように載置することが好ましい。すなわち、ガス供給管から供給されるエピタキシャル成長膜形成用ガスが下地基板の結晶成長面に向かって流れるように載置することが好ましく、ガスが下地基板の結晶成長面に垂直な方向から流れるようにすることがより好ましい。このように基板を載置することによって、より均一で結晶性に優れた成長結晶を得ることができる。
【００４５】
本発明の製造方法においては、成長工程の前にＡｌＮ膜形成工程をさらに含むことが好ましい。ＡｌＮ膜形成工程は、成長工程の前に反応炉内の石英部材の表面にＡｌＮコーティングを施す工程である。ＡｌＮコーティングは、コールドスプレー法などにより、石英製の部材の表面を覆うようにＡｌからなるコーティング原料粒子を吹き付け、ＡｌＮコーティング膜を形成することによって行われる。
本発明では、成長前にリアクター内の石英部材の表面をＡｌＮコーティングすることにより、エピタキシャル成長膜中のＯやＳｉなどの濃度を減らすことができる。これにより、より効果的にエピタキシャル成長膜のキャリア濃度を減らすことができる。ＡｌＮコーティングを施すことにより、耐圧性に優れたエピタキシャルウエハを得ることができる。
【００４６】
本発明の製造方法により、Ｍ面を成長主面とした第１３族窒化物半導体基板上に、ｎ型ドーパントとなり得る不純物を取り込みにくいエピタキシャル成長膜を製造することができる。本発明では、上述したように簡便な方法により、Ｍ面を成長主面とした第１３族窒化物半導体基板上に、ｎ型ドーパントとなり得る不純物の濃度が低減されたエピタキシャル成長膜を製造することができる。本発明の製造方法により得られたエピタキシャルウエハは、耐圧性に優れ、表面状態が平坦である。
【００４７】
（デバイス）
本発明の製造方法により得られたエピタキシャルウエハは、デバイス、即ち発光素子や電子デバイス、パワーデバイスなどの用途に好適に用いられる。本発明のエピタキシャルウエハが用いられる発光素子としては、発光ダイオード、レーザーダイオード、それらと蛍光体を組み合わせた発光素子などを挙げることができる。
また、本発明のエピタキシャルウエハが用いられる電子デバイスとしては、高周波素子、高耐圧高出力素子などを挙げることができる。高周波素子の例としては、トランジスター（ＨＥＭＴ、ＨＢＴ）があり、高耐圧高出力素子の例としては、サイリスター（ＳＣＲ、ＧＴＯ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）がある。本発明のエピタキシャルウエハは、耐圧性に優れるという特徴を有することから、上記のいずれの用途にも適している。
【実施例】
【００４８】
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
【００４９】
（実施例１）
ＭＯＣＶＤ装置を用いて第１３族窒化物半導体基板の上に、エピタキシャル成長膜を成長させた。第１３族窒化物半導体基板の成長主面は、（１０−１０）のＭ面とした。反応炉内には石英製の部材を配置し、その中の一部に反応部を存在させた。反応部にはカーボン製のサセプターを配置し、サセプター上に石英製トレイを配置し、その上に第１３族窒化物半導体基板を配置した。基板は抵抗加熱により加熱した。原料ガスを反応部の上流から供給し、原料ガスを基板上に到達させることによりエピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。原料はＮＨ3流量１０ｌ／ｍｉｎ（ｓｌｍ）、ＴＭＧ供給量２０５．８μｍｏｌ／ｍｉｎとし、炉内圧力は常圧（１０１．３ｋＰａ）とした。成長温度は１０４０℃とした。
【００５０】
（実施例２）
サセプター温度を１２００℃まで昇温させた後、１０分かけて石英部材の内壁にＡｌＮコーティングを実施した。ＡｌＮコーティングのコーティング原料はＮＨ3流量３ｌ／ｍｉｎ（ｓｌｍ）、ＴＭＡ供給量７．８６ｕｍｏｌ／ｍｉｎとし、炉内圧力は常圧（１０１．３ｋＰａ）で行った。その後、実施例１と同様の条件でエピタキシャル成長膜を形成し、エピタキシャルウエハを得た。
【００５１】
（実施例３）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に２°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００５２】
（実施例４）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に４°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００５３】
（実施例５）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に２°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。成長温度は１０１０℃とし、成長圧力は２０ｋＰａとした。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００５４】
（実施例６）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に２°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。成長温度は１０１０℃とし、成長圧力を６６．７ｋＰａとした。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００５５】
（実施例７）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に２°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。成長温度は１０１０℃とし、成長圧力を４０ｋＰａとした。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００５６】
（実施例８）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に２°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。成長温度は８６０℃とし、成長圧力を４０ｋＰａとした。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００５７】
（実施例９）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に４°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。成長温度は１０１０℃とし、成長圧力を４０ｋＰａとした。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００５８】
（実施例１０）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に１０°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。成長温度は１０１０℃とし、成長圧力を４０ｋＰａとした。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００５９】
（実施例１１）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に２°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。成長温度は１０１０℃とし、成長圧力を常圧（１０１．３ｋＰａ）とした。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００６０】
（実施例１２）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に４°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。成長温度は１１００℃とし、成長圧力を１２．５ｋＰａとした。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００６１】
（実施例１３）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に４°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。成長温度は１０７０℃とし、成長圧力を１２．５ｋＰａとした。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００６２】
（実施例１４）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に４°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。成長温度は１０４０℃とし、成長圧力を１２．５ｋＰａとした。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００６３】
（実施例１５）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に４°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。成長温度は１０１０℃とし、成長圧力を１２．５ｋＰａとした。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００６４】
（実施例１６）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に４°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。成長温度は１０１０℃とし、成長圧力を１２．５ｋＰａとした。ＮＨ3流量は１５ｌ／ｍｉｎ（ｓｌｍ）とした。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００６５】
（実施例１７）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に４°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。成長温度は１０１０℃とし、成長圧力を１２．５ｋＰａとした。ＮＨ3流量は５ｌ／ｍｉｎ（ｓｌｍ）とした。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００６６】
（実施例１８）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に２°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。成長温度は１０１０℃とし、成長圧力を４０ｋＰａとした。ＴＭＧ供給量２０５．８μｍｏｌ／ｍｉｎとした。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００６７】
（比較例１）
実施例２と同様にＡｌＮコーティングを実施した。基板の主面を（１０−１０）のＭ面とし、オフ角度が（０００−１）方向に４°である窒化ガリウム基板を準備し、エピタキシャル成長膜を成長させ、エピタキシャルウエハを得た。成長温度は１０１０℃とし、成長圧力を１２．５ｋＰａとした。ＮＨ3流量は２ｌ／ｍｉｎ（ｓｌｍ）とした。その他の成長条件は実施例１と同様とした。
【００６８】
【表１】
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【００６９】
表１に示すような条件でエピタキシャル成長膜を成長させ、各実施例及び比較例のエピタキシャルウエハを得た。
【００７０】
実施例１は、キャリア濃度が９．７×１０16ｃｍ-3であり、酸素濃度は２．８×１０17ｃｍ-3、炭素濃度は２．５×１０15ｃｍ-3であった。活性化率は０．３４であった。活性化率は酸素濃度と推定されるＳｉ濃度（１．０×１０16ｃｍ-3）を加えた数値から炭素濃度を引き、その数値でキャリア濃度を除算したものを示している。表面状態はやや荒れていたが、耐圧性は良好であると考えられる。
実施例２は、キャリア濃度が５．４×１０16ｃｍ-3であり、酸素濃度は１．３×１０17ｃｍ-3、炭素濃度は１．４×１０15ｃｍ-3であった。活性化率は０．３９であった。活性化率は酸素濃度と推定されるＳｉ濃度（１．０×１０16ｃｍ-3）を加えた数値から炭素濃度を引き、その数値でキャリア濃度を除算したものを示している。表面状態はやや荒れていたが、耐圧性は良好であると考えられる。ＡｌＮコーティングを行うことにより、実施例１よりも低いキャリア濃度を得ることができた。
実施例１と２を比較すると、ＡｌＮコーティングを行った場合には酸素濃度が低減し、低キャリア濃度となることがわかる。
【００７１】
実施例３は、酸素濃度は４．０×１０16ｃｍ-3、炭素濃度は１．７×１０15ｃｍ-3、Ｓｉ濃度は８．９×１０15ｃｍ-3であったことから、キャリア濃度は５．４×１０16ｃｍ-3未満であると考えられる。表面状態は平坦であり、耐圧性は良好であると考えられる。ＡｌＮコーティングを行い、さらにオフ角を−２°とすることにより、より低いキャリア濃度を得ることができる。また、表面状態も良好であった。
実施例４は、酸素濃度は２．７×１０16ｃｍ-3、炭素濃度は２．２×１０15ｃｍ-3、Ｓｉ濃度は１．３×１０16ｃｍ-3であったことから、キャリア濃度は５．４×１０16ｃｍ-3未満であると考えられる。表面状態は平坦であり、耐圧性は良好であると考えられる。ＡｌＮコーティングを行い、さらにオフ角を−４°とすることにより、より低いキャリア濃度を得ることができる。また、表面状態も良好であった。
実施例２〜４を比較すると、オフ角の絶対値が大きいほど酸素濃度が低減している事から、低キャリア濃度となっていると考えられる。
【００７２】
実施例７は、キャリア濃度が２．９×１０16ｃｍ-3であり、酸素濃度は３．２×１０16ｃｍ-3、炭素濃度は１．６×１０15ｃｍ-3、Ｓｉ濃度は１．６×１０16ｃｍ-3であった。活性化率は０．６３であった。活性化率は酸素濃度とＳｉ濃度を加えた数値から炭素濃度を引き、その数値でキャリア濃度を除算したものを示している。表面状態は平坦であった。また、耐圧性は良好であると考えられる。ＡｌＮコーティングを行い、さらにオフ角を−２°とし、成長圧力を４０ｋＰａとすることにより、より低いキャリア濃度を得ることができた。また、表面状態も極めて良好であった。
実施例９は、キャリア濃度が１．３×１０16ｃｍ-3であり、酸素濃度は２．３×１０16ｃｍ-3、炭素濃度は１．７×１０15ｃｍ-3であった。活性化率は０．４２であった。活性化率は酸素濃度と推定されるＳｉ濃度（１．０×１０16ｃｍ-3）を加えた数値から炭素濃度を引き、その数値でキャリア濃度を除算したものを示している。表面状態は平坦であり、耐圧性は良好であると考えられる。
実施例１０は、キャリア濃度が７．２×１０15ｃｍ-3であり、酸素濃度は２．０×１０16ｃｍ-3、炭素濃度は１．４×１０15ｃｍ-3であった。活性化率は０．２５であった。活性化率は酸素濃度と推定されるＳｉ濃度（１．０×１０16ｃｍ-3）を加えた数値から炭素濃度を引き、その数値でキャリア濃度を除算したものを示している。表面状態は平坦（良好）であり、耐圧性は良好であると考えられる。
また、実施例７と実施例９と実施例１０を比較すると、オフ角の絶対値が大きいほど酸素濃度が低減し、低キャリア濃度となることがわかる。また、また、実施例７、９、１０を比較すると、オフ角の絶対値が大きいほど活性化率も小さくなっている事が分かる。すなわちオフ角の絶対値を大きくするほど、酸素濃度、及び活性化率が低減し、低キャリア濃度となることがわかる。
【００７３】
実施例５は、キャリア濃度が１．８×１０16ｃｍ-3であり、酸素濃度は３．３×１０16ｃｍ-3、炭素濃度は２．６×１０15ｃｍ-3、Ｓｉ濃度は１．１×１０16ｃｍ-3であった。活性化率は０．４３であった。活性化率は酸素濃度とＳｉ濃度を加えた数値から炭素濃度を引き、その数値でキャリア濃度を除算したものを示している。表面状態は平坦であった。また、耐圧性は良好であると考えられる。ＡｌＮコーティングを行い、さらにオフ角を−２°とし、成長圧力を２０ｋＰａとすることにより、より低いキャリア濃度を得ることができた。また、表面状態も極めて良好であった。
実施例６は、キャリア濃度が５．４×１０16ｃｍ-3であり、酸素濃度は５．５×１０16ｃｍ-3、炭素濃度は２．９×１０15ｃｍ-3、Ｓｉ濃度は１．２×１０16ｃｍ-3であった。活性化率は０．８４であった。活性化率は酸素濃度とＳｉ濃度を加えた数値から炭素濃度を引き、その数値でキャリア濃度を除算したものを示している。表面状態は平坦であった。また、耐圧性は良好であると考えられる。ＡｌＮコーティングを行い、さらにオフ角を−２°とし、成長圧力を６６．７ｋＰａとすることにより、より低いキャリア濃度を得ることができた。また、表面状態も極めて良好であった。また、表面状態も極めて良好であった。
また、実施例１１は、キャリア濃度が８．０×１０16ｃｍ-3であった。表面状態は平坦であり、耐圧性は良好であると考えられる。
実施例５、６、７、１１を比較すると、成長圧力が低い方が活性化率が低くなり、低キャリア濃度となることがわかる。
【００７４】
実施例８は、キャリア濃度が２．５×１０16ｃｍ-3であり、酸素濃度は８．７×１０16ｃｍ-3、炭素濃度は２．１×１０16ｃｍ-3、Ｓｉ濃度は１．２×１０16ｃｍ-3であった。活性化率は０．３２であった。活性化率は酸素濃度とＳｉ濃度を加えた数値から炭素濃度を引き、その数値でキャリア濃度を除算したものを示している。表面状態は平坦であった。また、耐圧性は良好であると考えられる。ＡｌＮコーティングを行い、さらにオフ角を−２°とし、成長圧力を４０ｋＰａとすることにより、より低いキャリア濃度を得ることができた。
実施例７と８を比較すると、成長温度が特に低い範囲においては、低い方が、炭素濃度が高くなっていることがわかる。さらに、成長温度が低い方が、酸素濃度が大幅に高くなっているにもかかわらず、キャリア濃度はそれほど上昇していないことから、結晶中に取り込まれた炭素がｐ型ドーパントとして働き、電荷補償が進むことがわかる。
【００７５】
実施例１２は、キャリア濃度が５．０×１０15ｃｍ-3であり、酸素濃度は１．５×１０16ｃｍ-3、炭素濃度は２．２×１０15ｃｍ-3、Ｓｉ濃度は１．０×１０16ｃｍ-3であった。活性化率は０．２２であった。活性化率は酸素濃度とＳｉ濃度を加えた数値から炭素濃度を引き、その数値でキャリア濃度を除算したものを示している。表面状態やや荒れていたが、耐圧性は良好であると考えられる。
実施例１３は、キャリア濃度が５．４×１０15ｃｍ-3であった。表面状態少々荒れていたが、耐圧性は良好であると考えられる。
実施例１４は、キャリア濃度が１．１×１０16ｃｍ-3であった。表面状態は平坦であり、耐圧性は良好であると考えられる。
実施例１５は、キャリア濃度が８．６×１０15ｃｍ-3であり、酸素濃度は２．２×１０16ｃｍ-3、炭素濃度は３．０×１０15ｃｍ-3、Ｓｉ濃度は９．１×１０15ｃｍ-3であった。活性化率は０．３１であった。活性化率は酸素濃度とＳｉ濃度を加えた数値から炭素濃度を引き、その数値でキャリア濃度を除算したものを示している。表面状態は平坦であり、耐圧性は良好であると考えられる。
実施例１２〜１５を比較すると、成長温度が低い方が、表面状態が良化する傾向となることがわかる。成長温度が比較的高い範囲おいては、成長温度を上げると、酸素濃度および炭素濃度ともに減少する傾向にあり、その結果キャリア濃度が低くなることがわかる。また、エピタキシャル成長膜中の不純物全体の濃度が減少しているため、結晶性が向上していると推察される。
【００７６】
実施例１６は、キャリア濃度が１．１×１０16ｃｍ-3であり、酸素濃度は２．５×１０16ｃｍ-3、炭素濃度は２．４×１０15ｃｍ-3、Ｓｉ濃度は９．４×１０15ｃｍ-3であった。活性化率は０．３４であった。活性化率は酸素濃度とＳｉ濃度を加えた数値から炭素濃度を引き、その数値でキャリア濃度を除算したものを示している。表面状態は平坦であり、耐圧性は良好であると考えられる。
実施例１７は、キャリア濃度が６．８×１０15ｃｍ-3であり、酸素濃度は２．３×１０16ｃｍ-3、炭素濃度は６．５×１０15ｃｍ-3、Ｓｉ濃度は４．９×１０15ｃｍ-3であった。活性化率は０．３２であった。活性化率は酸素濃度とＳｉ濃度を加えた数値から炭素濃度を引き、その数値でキャリア濃度を除算したものを示している。表面状態は平坦であり、耐圧性は良好であると考えられる。
実施例１８は、キャリア濃度が２．９×１０16ｃｍ-3であり、酸素濃度は４．６×１０16ｃｍ-3、炭素濃度は３．９×１０15ｃｍ-3であった。活性化率は０．５６であった。活性化率は酸素濃度と推定されるＳｉ濃度（１．０×１０16ｃｍ-3）を加えた数値から炭素濃度を引き、その数値でキャリア濃度を除算したものを示している。
実施例１６、１７、及び７、１８を比較すると、Ｖ／ＩＩＩ比を低くする事で活性化率が低くなることがわかる。
【００７７】
一方、比較例１は、キャリア濃度は、１×１０15ｃｍ-3を下回り測定不可であり、酸素濃度は２．９×１０16ｃｍ-3、炭素濃度は３．８×１０16ｃｍ-3であった。このことより、十分な導電性が得られないと考えられる。
実施例１５〜１７、比較例１を比較すると、実施例１６、１５、１７、比較例１の順にＶ／ＩＩＩ比が減少しており、Ｖ／ＩＩＩ比が小さい方が酸素濃度が低減、炭素濃度が増大し、その結果キャリア濃度が低くなることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明によれば、高耐圧性を有するエピタキシャルウエハを提供することができる。このため、本発明はパワーデバイス等の様々なデバイスに応用することができ、産業上の利用可能性が高い。
【図１】
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