特開 2024-127730 エピタキシャル構成及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024127730

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】エピタキシャル構成及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C30B 25/18 20060101AFI20240912BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20240912BHJP

   C23C 16/34 20060101ALI20240912BHJP

   C30B 29/38 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

C30B25/18

C23C16/455

C23C16/34

C30B29/38 C

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023200903

(22)【出願日】2023-11-28

(31)【優先権主張番号】112108343

(32)【優先日】2023-03-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】515124783

【氏名又は名称】環球晶圓股▲分▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】林伯融

【テーマコード（参考）】

4G077

4K030

【Ｆターム（参考）】

4G077AA03

4G077AB01

4G077AB08

4G077BE13

4G077BE15

4G077DB08

4G077EA02

4G077EA05

4G077ED06

4G077GA03

4G077GA05

4G077TA03

4G077TA07

4G077TB05

4G077TC06

4G077TC08

4G077TK01

4K030AA11

4K030AA13

4K030BA02

4K030BA08

4K030BA38

4K030BB02

4K030BB12

4K030CA04

4K030CA12

4K030HA01

4K030JA09

4K030JA10

4K030LA15

(57)【要約】

【課題】良好なエピタキシャルの品質を有した核形成層を提供できる、エピタキシャル構成及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】エピタキシャル構成の製造方法は、成長室に設置された炭化ケイ素基板を提供すること、前記炭化ケイ素基板の表面に核形成層を形成することであって、前記核形成層を成長させることに必要な工程ガスは第一ガスを含み、前記核形成層を成長させる工程は生長ステップを実行することを含み、前記生長ステップは第一動作を実行してから継続的に第二動作を実行することを含み、前記第一動作は前記第一ガスを前記成長室に導入することを含み、前記第二動作は、前記第一ガスを前記成長室に導入しないように停止すること、及び、前記核形成層を形成するように複数回だけ前記生長ステップを繰り返して実行することを含むこと、及び、前記核形成層の表面に窒化物エピタキシャル層を形成することを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

成長室に設置された炭化ケイ素基板を提供すること、
前記炭化ケイ素基板の表面に核形成層を形成することであって、前記核形成層を成長させることに必要な工程ガスは第一ガスを含み、前記核形成層を成長させる工程は生長ステップを実行することを含み、前記生長ステップは第一動作を実行してから継続的に第二動作を実行することを含み、前記第一動作は前記第一ガスを前記成長室に導入することを含み、前記第二動作は、前記第一ガスを前記成長室に導入しないように停止すること、及び、前記核形成層を形成するように複数回だけ前記生長ステップを繰り返して実行することを含むこと、及び、
前記核形成層の表面に窒化物エピタキシャル層を形成する、ことを含む、ことを特徴とするエピタキシャル構成の製造方法。

【請求項2】

前記生長ステップを一回だけ実行しても、核形成層は、２ｎｍ以下の厚さだけが成長可能である、ことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル構成の製造方法。

【請求項3】

前記第二動作は、前記第一ガスを前記成長室に導入しないように停止してから、３０秒以上でありながら１８０秒以下である時間区間だけ維持することを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル構成の製造方法。

【請求項4】

前記核形成層のエピタキシャル生長速さは、１．６以上でありながら３．５ｎｍ／ｍｉｎ以下である、ことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル構成の製造方法。

【請求項5】

前記核形成層を成長させることに必要な工程ガスは、窒素含有ガスである第二ガスを含み、
前記核形成層を成長させる際には、前記第二ガスを途切れたことなく前記成長室に導入する、ことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル構成の製造方法。

【請求項6】

前記第一ガスは、アルミニウム含有ガスである、ことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル構成の製造方法。

【請求項7】

前記生長ステップを実行する場合には、前記成長室を高温温度に維持するように制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル構成の製造方法。

【請求項8】

前記高温温度は、摂氏１１５０度以上でありながら１２５０度以下である、ことを特徴とする請求項７に記載のエピタキシャル構成の製造方法。

【請求項9】

前記核形成層は、アルミニウム含有窒化物を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル構成の製造方法。

【請求項10】

炭化ケイ素基板と、
前記炭化ケイ素基板の上方に位置すると共に前記炭化ケイ素基板と直接接触する核形成層であって、前記核形成層の厚さが７０ｎｍ以上である場合に前記窒化物エピタキシャル層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１５０ａｒｃｓｅｃ未満である、核形成層と、
前記核形成層の上方に位置すると共に前記核形成層と直接接触する窒化物エピタキシャル層と、を含む、ことを特徴とするエピタキシャル構成。

【請求項11】

前記核形成層は、厚さが１００ｎｍ未満でありながら７０ｎｍ以上である場合に、前記核形成層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１５０ａｒｃｓｅｃ未満である、ことを特徴とする請求項１０に記載のエピタキシャル構成。

【請求項12】

原子間力顕微鏡を介して５ｕｍ＊５ｕｍだけの範囲を走査した場合には、前記核形成層の表面に二乗平均平方根粗さ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ、ＲＭＳ）が０．２ｎｍ未満である、ことを特徴とする請求項１０に記載のエピタキシャル構成。

【請求項13】

前記核形成層は、転位欠陥密度が１０⁸／ｃｍ²未満である、ことを特徴とする請求項１０に記載のエピタキシャル構成。

【請求項14】

前記核形成層の厚さが７０ｎｍ以上でありながら前記窒化物エピタキシャル層の厚さが２ｕｍ未満でありながら１．５ｕｍ以上である場合には、前記窒化物エピタキシャル層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が５０ａｒｃｓｅｃ未満である、ことを特徴とする請求項１０に記載のエピタキシャル構成。

【請求項15】

前記核形成層の厚さが７０ｎｍ以上でありながら前記窒化物エピタキシャル層の厚さが１．５ｕｍ未満でありながら１ｕｍ以上である場合には、前記窒化物エピタキシャル層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が５０以上でありながら１００ａｒｃｓｅｃ以下である、ことを特徴とする請求項１０に記載のエピタキシャル構成。

【請求項16】

前記核形成層の厚さが７０ｎｍ以上でありながら前記窒化物エピタキシャル層の厚さが１ｕｍ未満でありながら０．７ｕｍ以上である場合には、前記窒化物エピタキシャル層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１００以上でありながら１５０ａｒｃｓｅｃ未満である、ことを特徴とする請求項１０に記載のエピタキシャル構成。

【請求項17】

前記核形成層は、アルミニウム含有窒化物を含む、ことを特徴とする請求項１０に記載のエピタキシャル構成。

【請求項18】

炭化ケイ素基板と、
前記炭化ケイ素基板の上方に位置すると共に前記炭化ケイ素基板と直接接触する核形成層であって、前記核形成層の厚さが７０ｎｍ未満である場合に、前記核形成層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が２００以下でありながら１５０ａｒｃｓｅｃ以上である、核形成層と、
前記核形成層の上方に位置すると共に前記核形成層と直接接触する窒化物エピタキシャル層と、を含む、ことを特徴とするエピタキシャル構成。

【請求項19】

炭化ケイ素基板と、
前記炭化ケイ素基板の上方に位置すると共に前記炭化ケイ素基板と直接接触し、厚さが７０ｎｍ以上である核形成層と、
前記核形成層の上方に位置すると共に前記核形成層と直接接触する窒化物エピタキシャル層であって、前記窒化物エピタキシャル層の厚さが０．７ｕｍ未満でありながら０．４ｕｍ以上である場合に、前記窒化物エピタキシャル層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１５０以上でありながら２００ａｒｃｓｅｃ未満である、窒化物エピタキシャル層と、を含む、ことを特徴とするエピタキシャル構成。

【請求項20】

炭化ケイ素基板と、
前記炭化ケイ素基板の上方に位置すると共に前記炭化ケイ素基板と直接接触する核形成層であって、前記核形成層の厚さが７０ｎｍ以上である、核形成層と、
前記核形成層の上方に位置すると共に前記核形成層と直接接触する窒化物エピタキシャル層であって、前記窒化物エピタキシャル層の厚さが０．４ｕｍ未満である場合に、前記窒化物エピタキシャル層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が２００以上でありながら３００ａｒｃｓｅｃ以下である、窒化物エピタキシャル層と、を含む、ことを特徴とするエピタキシャル構成。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エピタキシャル構成に関し、特に、良好なエピタキシャル品質を有したエピタキシャル構成に関する。

【背景技術】

【0002】

既知の高電子移動度トランジスタ（Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＨＥＭＴ）は、二次元電子ガス（ｔｗｏ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｇａｓ、 ２－ＤＥＧ）を有したトランジスタである。その二次元電子ガスは、バンドギャップが異なる二種類の素材における異質接合面と近接している。高電子移動度トランジスタは、ドーピング領域をトランジスタのキャリアチャネルとして用いることなく、高電子移動度を持った二次元電子ガスをトランジスタのキャリアチャネルとして用いることから、崩潰電圧が高く、電子遷移度が高く、導通抵抗が低く、入力容量が低いなどの特性を有しており、パワーが高い半導体装置に幅広く適用されていく。

【0003】

エピタキシャル層と基板の結晶格子とが合致できない問題を緩和すると共に、エピタキシャル層を基板の上方に円滑に二次元成長させるように促進するためには、高電子移動度トランジスタにおけるエピタキシャル層と基板との間に核形成層を、二つの異質構成間に位置している過渡層として設置することが一般的である。しかしながら、核形成層におけるエピタキシャルの品質は、エピタキシャル層の品質の現れを直接的に左右するものである。従って、良好なエピタキシャル品質を有した核形成層を如何にして提供できるかことは、早めに解決するべき問題になる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このことに鑑み、本発明は、良好なエピタキシャルの品質を有した核形成層を提供できる、エピタキシャル構成及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の目的を達成するために、本発明が提供するエピタキシャル構成の製造方法は、成長室に設置された炭化ケイ素基板を提供すること、前記炭化ケイ素基板の表面に核形成層を形成することであって、前記核形成層を成長させることに必要な工程ガスは第一ガスを含み、前記核形成層を成長させる工程は、生長ステップを実行することを含み、前記生長ステップは、第一動作を実行してから継続的に第二動作を実行することを含み、前記第一動作は、前記第一ガスを前記成長室に導入することを含み、前記第二動作は、前記第一ガスを前記成長室に導入しないように停止すること、及び、前記核形成層を形成するように複数回だけ前記生長ステップを繰り返して実行することを含むこと、及び、前記核形成層の表面に窒化物エピタキシャル層を形成することを含む。

【0006】

そのうち、前記生長ステップを一回だけ実行しても、核形成層は、２ｎｍ以下の厚さだけが成長可能である。

【0007】

そのうち、前記第二動作は、前記第一ガスを前記成長室に導入しないように停止してから、３０秒以上でありながら１８０秒以下である第二時間区間だけ維持することを含む。

【0008】

そのうち、前記核形成層のエピタキシャル生長速さは、１．６以上でありながら３．５ｎｍ／ｍｉｎ以下である。

【0009】

そのうち、前記核形成層を成長させることに必要な工程ガスは、窒素含有ガスである第二ガスを含み、前記核形成層を成長させる際には、前記第二ガスを途切れたことなく前記成長室に導入する。

【0010】

そのうち、前記第一ガスは、アルミニウム含有ガスである。

【0011】

そのうち、前記生長ステップを実行する場合には、前記成長室を高温温度に維持するように制御する。

【0012】

前記高温温度は、摂氏１１５０度以上でありながら１２５０度以下である。

【0013】

そのうち、前記核形成層は、アルミニウム含有窒化物を含む。

【0014】

本発明がさらに提供するエピタキシャル構成は、炭化ケイ素基板、核形成層及び窒化物エピタキシャル層を含み、前記核形成層は、前記炭化ケイ素基板の上方に位置すると共に前記炭化ケイ素基板と直接接触し、前記核形成層の厚さが７０ｎｍ以上である場合には、前記窒化物エピタキシャル層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１５０ａｒｃｓｅｃ未満であり、前記窒化物エピタキシャル層は、前記核形成層の上方に位置すると共に前記核形成層と直接接触する。

【0015】

そのうち、前記核形成層の厚さが１００ｎｍ未満でありながら７０ｎｍ以上である場合には、前記核形成層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１５０ａｒｃｓｅｃ未満である。

【0016】

そのうち、原子間力顕微鏡を介して５ｕｍ＊５ｕｍだけの範囲を走査した場合には、前記核形成層の表面に二乗平均平方根粗さ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ、ＲＭＳ）が０．２ｎｍ未満である。

【0017】

そのうち、前記核形成層は、転位欠陥密度が１０⁸／ｃｍ²未満である。

【0018】

そのうち、前記窒化物エピタキシャル層の厚さが２未満でありながら１．５ｕｍ以上である場合には、前記窒化物エピタキシャル層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が５０ａｒｃｓｅｃ未満である。

【0019】

そのうち、前記窒化物エピタキシャル層の厚さが１．５未満でありながら１ｕｍ以上である場合には、前記窒化物エピタキシャル層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が５０以上でありながら１００ａｒｃｓｅｃ以下である。

【0020】

そのうち、前記窒化物エピタキシャル層の厚さが１未満でありながら０．７ｕｍ以上である場合には、前記窒化物エピタキシャル層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１００以上でありながら１５０ａｒｃｓｅｃ未満である。

【0021】

そのうち、前記核形成層は、アルミニウム含有窒化物を含む。

【0022】

本発明がさらに提供するエピタキシャル構成は、炭化ケイ素基板、核形成層及び窒化物エピタキシャル層を含み、前記核形成層は、前記炭化ケイ素基板の上方に位置すると共に前記炭化ケイ素基板と直接接触し、前記核形成層の厚さが７０ｎｍ未満である場合には、前記核形成層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が２００以下でありながら１５０ａｒｃｓｅｃ以上であり、前記窒化物エピタキシャル層は、前記核形成層の上方に位置すると共に前記核形成層と直接接触する。

【0023】

本発明がさらに提供するエピタキシャル構成は、炭化ケイ素基板、核形成層及び窒化物エピタキシャル層を含み、前記核形成層は、前記炭化ケイ素基板の上方に位置すると共に前記炭化ケイ素基板と直接接触し、前記核形成層は、厚さが７０ｎｍ以上であり、前記窒化物エピタキシャル層は、前記核形成層の上方に位置すると共に前記核形成層と直接接触し、前記窒化物エピタキシャル層の厚さが０．７ｕｍ未満でありながら０．４ｕｍ以上である場合に、前記窒化物エピタキシャル層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１５０以上でありながら２００ａｒｃｓｅｃ以下である。

【0024】

本発明がさらに提供するエピタキシャル構成は、炭化ケイ素基板、核形成層及び窒化物エピタキシャル層を含み、前記核形成層は、前記炭化ケイ素基板の上方に位置すると共に前記炭化ケイ素基板と直接接触し、前記核形成層は、厚さが７０ｎｍ以上であり、前記窒化物エピタキシャル層は、前記核形成層の上方に位置すると共に前記核形成層と直接接触し、前記窒化物エピタキシャル層の厚さが０．４ｕｍ未満である場合に、前記窒化物エピタキシャル層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が２００以上でありながら３００ａｒｃｓｅｃ以下である。

【発明の効果】

【0025】

本発明による効果は、前記エピタキシャル構成の製造方法により前記核形成層を成長させるように形成することにより、上方に位置する前記窒化物エピタキシャル層に良好な品質の現れを有させることができ、前記核形成層の厚さが７０ｎｍ以上である場合に、前記窒化物エピタキシャル層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１５０ａｒｃｓｅｃ未満であるようになるということにある。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明における好ましい一実施例に係るエピタキシャル構成を製造する方法を示すフローチャートである。

【図2】上記の好ましい一実施例に係る核形成層を成長させる際にガスを制御することを示す模式図である。

【図3】上記の好ましい一実施例に係るエピタキシャル構成を示す模式図である。

【図4】実施例１乃至３と比較例１乃至３に係る窒化物エピタキシャル層の厚さと半値全幅とを示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明を一層明確に説明するためには、好ましい実施例を挙げて図面を参照しながら以下のように詳しく説明する。図１は、示すように、本発明の好ましい一実施例に係るエピタキシャル構成１を製造する方法を示すフローチャートである。前記エピタキシャル構成１を製造する方法は、以下のステップを含む。

【0028】

ステップＳ０２は、成長室に設置された炭化ケイ素基板１０を提供する。前記炭化ケイ素基板１０は、例に挙げると、偏角が４度になる炭化ケイ素基板１０とされてもよく、好ましく、偏角が０度になる炭化ケイ素基板１０とされる。次に説明するのは、本実施例において、有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＭＯＣＶＤ）によりエピタキシャル工程を進ませる。前記成長室は、有機金属気相成長設備の成長室である。

【0029】

ステップＳ０４は、前記炭化ケイ素基板１０の表面に核形成層２０を形成する。そのうち、前記核形成層２０を成長させることに必要な工程ガスは、第一ガスを含む。前記核形成層２０を成長させる工程は、生長ステップＡを実行することを含む。図２に示すように、前記生長ステップＡは、第一動作Ａ１を実行してから継続的に第二動作Ａ２を実行することを含む。前記第一動作Ａ１は、前記第一ガスを前記成長室に導入することを含む。前記第二動作Ａ２は、前記第一ガスを前記成長室に導入しないように停止すること、及び、前記核形成層２０を形成するように複数回だけ前記生長ステップＡを繰り返して実行することを含む。

【0030】

そのうち、前記核形成層２０は、アルミニウム含有窒化物を含む。本実施例において、前記核形成層２０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む。他の実施例において、前記核形成層２０は、さらに、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）を含んでもよい。例に挙げると、前記核形成層２０は、窒化アルミニウムと窒化アルミニウムガリウムとを入れ替えて形成された超格子層とされてもよい。

【0031】

そのうち、前記第一ガスは、アルミニウム含有ガスである。前記第一ガスは、本実施例においてトリメチルアルミニウム（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｌｕｍｉｎｕｍ、ＴＭＡ）を例に説明する一方、他の実施例において、トリエチルアルミニウム（Ｔｒｉｅｔｈｙｌａｌｕｍｉｎｉｕｍ、ＴＥＡＬ）とされてもよい。さらに説明するのは、前記核形成層２０を成長させることに必要な工程ガスは、第二ガスを含む。前記第二ガスは、窒素含有ガスである。前記核形成層２０を成長させる際には、前記第二ガスを途切れたことなく前記成長室に導入する。本実施例において、前記第二ガスをアンモニア（ＮＨ₃）として例に説明する。つまり、前記核形成層２０を形成することを実行する際に、前記核形成層２０が分解されてしまうのを避けるようにアンモニア（ＮＨ₃）を前記成長室に持続的に導入すると共に、予想通りの厚さを有した前記核形成層２０を形成するまで前記成長室にトリメチルアルミニウムを導入する動作及びトリメチルアルミニウムを導入しないように停止する動作を繰り返して制御する。

【0032】

そのうち、前記生長ステップＡを一回だけ実行しても、核形成層２０は、２ｎｍ以下だけの厚さが成長可能である。前記生長ステップＡを一回だけ実行するとは、前記第一動作Ａ１と前記第二動作Ａ２を一回だけそれぞれ実行すると意味している。前記核形成層２０は、エピタキシャル生長速さが１．６以上でありながら３．５ｎｍ／ｍｉｎ以下である。

【0033】

次に説明するのは、前記生長ステップＡを実行する際に、前記成長室を高温温度に維持するように制御する。前記高温温度は、摂氏１１５０度以上でありながら１２５０度以下である。また、前記成長室の圧力は、３０トル（ｔｏｒｒ）以上でありながら１５０トル（ｔｏｒｒ）以下に保持するように制御される。前記第二動作Ａ２は、前記第一ガスを前記成長室に導入しないように停止すると共に時間区間Ｔだけ維持することを含む。前記時間区間Ｔは、３０秒以上でありながら１８０秒以下である。つまり、前記第一動作Ａ１を実行してトリメチルアルミニウムを前記成長室に導入する場合に、前記高温温度及び上記の室圧力で前記核形成層２０のエピタキシャルを進行させるようになる。前記第二動作Ａ２を実行してトリメチルアルミニウムを前記成長室に導入しないように停止する場合に、上記のほうと同じである前記高温温度及び圧力でアニーリングを進ませるようになる。従来のエピタキシャル方法として、核形成層のエピタキシャルが一旦完了したら成長室から移出させてアニーリングを一回だけ行う形態を使う方に比べると、本発明は、前記生長ステップＡを複数回だけ実行すること、及び、同一の生長腔室にエピタキシャルとアニーリングとが合わせて完了する形態を実行することにより、比較的短いアニーリング時間をかけて比較的低いアニーリング温度で、高温で長時間を掛ける従来のエピタキシャル方法のほうと同じであるエピタキシャル品質が実現され、ひいては、アニーリング時間を短くすることできること、及び、アニーリング温度を低くするできる技術的効果を達成することが可能である。

【0034】

ステップＳ０６は、前記核形成層２０の表面に窒化物エピタキシャル層３０を形成する。本実施例において、前記窒化物エピタキシャル層３０は、窒化ガリウム（ＧａＮ）を含む。

【0035】

図３を参照すると、前記エピタキシャル構成１の製造方法を用いて製造されたエピタキシャル構成１は、前記炭化ケイ素基板１０、前記核形成層２０及び前記窒化物エピタキシャル層３０を含む。そのうち、前記エピタキシャル構成１は、前記高電子移動度トランジスタに適用されるものであって、前記窒化物エピタキシャル層３０の上方に、他の構成、例えば、バリア層４０をさらに成長させたものであってもよい。

【0036】

図３に示すように、前記核形成層２０は、前記炭化ケイ素基板１０の上方に位置すると共に前記炭化ケイ素基板１０と直接接触する。前記窒化物エピタキシャル層３０は、前記核形成層２０の上方に位置すると共に前記核形成層２０と直接接触する。前記核形成層２０の厚さが７０ｎｍ以上である場合には、X線回折装置（ＸＲＤ）を介して前記窒化物エピタキシャル層３０を測った結果、前記窒化物エピタキシャル層３０における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１５０ａｒｃｓｅｃ未満になる。それによると分かるように、前記エピタキシャル構成の製造方法を用いて製造されたエピタキシャル構成１は、前記窒化物エピタキシャル層３０に良好なエピタキシャル品質を有している。

【0037】

そのうち、前記核形成層２０の厚さが１００ｎｍ未満でありながら７０ｎｍ以上である場合には、前記核形成層２０における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１５０ａｒｃｓｅｃ未満である。前記核形成層２０の厚さが７０ｎｍ未満である場合には、前記核形成層２０における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が２００以下でありながら１５０ａｒｃｓｅｃ以上である。

【0038】

そのうち、前記核形成層２０の厚さが７０ｎｍ以上であり、合わせて、前記窒化物エピタキシャル層３０の厚さが２未満でありながら１．５ｕｍ以上である場合には、前記窒化物エピタキシャル層３０における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が５０ａｒｃｓｅｃ未満である。前記核形成層２０の厚さが７０ｎｍ以上であり、合わせて、前記窒化物エピタキシャル層３０の厚さが１．５未満でありながら１ｕｍ以上である場合には、前記窒化物エピタキシャル層３０における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が５０以上でありながら１００ａｒｃｓｅｃ未満である。そのうち、前記核形成層２０の厚さが７０ｎｍ以上であり、合わせて、前記窒化物エピタキシャル層３０の厚さが１未満でありながら０．７ｕｍ以上である場合には、前記窒化物エピタキシャル層３０における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１００以上でありながら１５０ａｒｃｓｅｃ未満である。そのうち、前記核形成層２０の厚さが７０ｎｍ以上であり、合わせて、前記窒化物エピタキシャル層３０の厚さが０．７未満でありながら０．４ｕｍ以上である場合には、前記窒化物エピタキシャル層３０における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１５０以上でありながら２００ａｒｃｓｅｃ未満である。そのうち、前記核形成層２０の厚さが７０ｎｍ以上であり、合わせて、前記窒化物エピタキシャル層３０の厚さが０．４ｕｍ未満である場合には、前記窒化物エピタキシャル層３０における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が２００以上でありながら３００ａｒｃｓｅｃ以下である。

【0039】

そのうち、原子間力顕微鏡を介して５ｕｍ＊５ｕｍの範囲だけを走査した場合に、前記核形成層２０の表面に二乗平均平方根粗さ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ、ＲＭＳ）が０．２ｎｍ未満である。前記核形成層２０は、転位欠陥密度が１０⁸／ｃｍ²未満である。

【0040】

比較例１乃至３と実施例１乃至３について一層説明を行う。そのうち、実施例１乃至３は、上記の前記エピタキシャル構成の製造方法を用いて製造されたエピタキシャル構成１についてX線回折装置（ＸＲＤ）を介して窒化物エピタキシャル層３０を測った結果である。前記エピタキシャル構成１は、上記の順番通りに、前記炭化ケイ素基板１０、前記核形成層２０、前記窒化物エピタキシャル層３０及び前記バリア層４０を含む。一層説明するのは、前記生長ステップＡを一回だけ実行しても、形成層２０は、１ｎｍの厚さが成長可能である。また、前記生長ステップＡを実行する場合には、前記成長室を１１７０度の高温温度に維持しながら室内の圧力を７５トル（ｔｏｒｒ）にするように制御する。実施例１乃至３に係るエピタキシャル構成１は、共に、厚さが９０ｎｍでありながら（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１００ａｒｃｓｅｃと等しい核形成層２０を有している。実施例１乃至３に係るエピタキシャル構成１と異なっているところは、前記窒化物エピタキシャル層３０の厚さである。実施例１において、前記窒化物エピタキシャル層３０の厚さが１ｕｍであり、実施例２において、前記窒化物エピタキシャル層３０の厚さが０．７ｕｍであり、実施例３において、前記窒化物エピタキシャル層の厚さが０．４ｕｍである。

【0041】

比較例１乃至３は、従来のエピタキシャル方法を用いて製造されたエピタキシャル構成についてX線回折装置（ＸＲＤ）を介して窒化物エピタキシャル層を測った結果である。従来のエピタキシャル方法工程を用いて製造されたエピタキシャル構成は、同様に、順番で炭化ケイ素基板、核形成層、窒化物エピタキシャル層及びバリア層を含む。従来のエピタキシャル方法は、本発明に係る前記エピタキシャル構成を製造する方法と相違しているところ、従来のエピタキシャル方法について、核形成層を形成する時に、核形成層のエピタキシャルが既に完了したら成長室から移出させてアニーリングを行い、次に、核形成層の上方に窒化物エピタキシャル層を形成するということである。そのうち、比較例１乃至３に係るエピタキシャル構成は、共に、厚さが９０ｎｍでありながら（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が３００ａｒｃｓｅｃと等しい核形成層を有している。比較例１乃至３に係るエピタキシャル構成と異なっているところは、窒化物エピタキシャル層の厚さである。比較例１において、窒化物エピタキシャル層の厚さが２ｕｍであり、比較例２において、窒化物エピタキシャル層の厚さが１．５ｕｍであり、比較例３において、窒化物エピタキシャル層の厚さが１ｕｍである。

【0042】

図４に示すように、比較例であれ、実施例であれ、窒化物エピタキシャル層３０の厚さが厚くなるほど、窒化物エピタキシャル層３０における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が共に、好適なエピタキシャル品質を有している。比較例３と実施例１とを比較すると、分かるように、比較例３と実施例１は、窒化物エピタキシャル層が同一の厚さを有しているものの、実施例１に係る窒化物エピタキシャル層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１１８ａｒｃｓｅｃになり、比較例３に係る窒化物エピタキシャル層における（００２）結晶面の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１５４ａｒｃｓｅｃになる。言い換えると、比較例３のほうに比べると、実施例１に係る窒化物エピタキシャル層が、比較的良いエピタキシャル品質を有している。それ以外、従来のエピタキシャル方法を用いて製造されたエピタキシャル構成について、比較的良いエピタキシャル品質を取得するために比較的厚い窒化物エピタキシャル層を成長させることが必要になるが、本発明に係るエピタキシャル方法を用いて製造されたエピタキシャル構成について、比較的薄い窒化物エピタキシャル層を成長させると同一のエピタキシャル品質を取得することができると推測され得る。

【0043】

以上より、前記エピタキシャル構成の製造方法を介して前記核形成層２０を成長させるように形成することにより、上方に位置している前記窒化物エピタキシャル層３０に良好な品質の現れを有させることができる。

【0044】

以上は、本発明における好ましい実施可能実施例に過ぎず、本発明の明細書及び特許の範囲に基づいた如何なる均等置換が本発明の特許範囲に含まれるとは言うまでもない。

【符号の説明】

【0045】

１ エピタキシャル構成
１０ 炭化ケイ素基板
２０ 核形成層
３０ 窒化物エピタキシャル層
４０ バリア層
Ａ 生長ステップ
Ａ１ 第一動作
Ａ２ 第二動作
Ｔ 時間区間
Ｓ０２、Ｓ０４、Ｓ０６ ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】