JPH06333892A - 電子デバイス - Google Patents

電子デバイス

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JPH06333892A
JPH06333892A JP5141343A JP14134393A JPH06333892A JP H06333892 A JPH06333892 A JP H06333892A JP 5141343 A JP5141343 A JP 5141343A JP 14134393 A JP14134393 A JP 14134393A JP H06333892 A JPH06333892 A JP H06333892A
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silicon carbide
electronic device
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carbide substrate
polished
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Tanio Urushiya
多二男 漆谷
Shinji Ogino
慎次 荻野
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】特性に優れるシリコンカーバイド電子デバイス
を得る。 【構成】シリコンカーバイド基板を酸化クロムCr2 O3，
酸化鉄Fe3O4 または酸化セリウムCeO2を用いて乾式研磨
して傷がなく結晶歪みのない良好な研磨面を得たのち成
長膜を積層して電子デバイスを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はシリコンカーバイド基
板を用いる電子デバイスに係り、特にシリコンカーバイ
ド基板の表面研磨に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在シリコンを用いるパワデバイスは高
周波大電力の制御を目的として各種の工夫により高性能
化が進められている。しかしこれは限界に近づきつつあ
る。パワデバイスは高温や放射線等の存在下で使用され
ることが多いがこのような条件下ではシリコンデバイス
は使用することができない。より高性能化を達成するた
めには新しい材料の適用が必要である。このような要求
に対してシリコンカーバイドは広い禁制帯幅（６Ｈ型：
２．９３ｅＶ）を持つために高温での電気電導制御や耐
放射線性に優れ、シリコンより約１桁高い絶縁破壊電界
は高耐圧デバイスへの適用を可能にし、さらにシリコン
の約２倍の電子飽和ドリフト速度は高周波大電力制御へ
の適用を可能とする。
【０００３】このようなシリコンカーバイドの優れた材
料特性をパワデバイスに応用するためにはシリコンカー
バイド基板の表面を鏡面に仕上げしたのち、シリコンカ
ーバイドをエピタキシァル成長させたり、金属膜や酸化
膜を形成して電子デバイスを製作する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらシリコン
カーバイド基板は硬度が９でありまた化学的にも安定で
酸やアルカリにも殆ど侵されないためダイアモンド砥粒
を用いた研磨が行われる。ダイアモンド砥粒を用いて研
磨を行ったシリコンカーバイド基板の表面には、微小な
傷やクラックの他結晶構造の乱れを生じるためエッチン
グによりこれらを除去する必要がある。エッチングによ
り結晶構造の乱れは除去されるが研磨による傷やクラッ
クは除去されず逆に顕著になるという問題があった。
このようなシリコンカーバイド基板の表面に酸化膜や金
属膜を形成すると、研磨による傷やクラック等の欠陥部
に電界の集中が起こり、電子デバイスの特性が劣化す
る。
【０００５】この発明は上述の点に鑑みてなされその目
的は表面が平滑で結晶構造の乱れのないシリコンカーバ
イド基板を得ることにより特性に優れるシリコンカーバ
イド電子デバイスを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よればシリコンカーバイド基板を用いる電子デバイスで
あって、（１）シリコンカーバイド基板と、（２）成長
膜とを有し、シリコンカーバイド基板は酸化クロムCr2
O3，酸化セリウムCeO2，酸化鉄Fe2O3 の群から選ばれた
少なくとも一つを含む研磨手段を用いて表面を乾式研磨
してなり、成長膜はシリコンカーバイド基板上に成長し
てなる膜であるとすることにより達成される。
【０００７】
【作用】酸化クロムCr2 O3，酸化セリウムCeO2，酸化鉄
Fe2O3 を用いて研磨すると、メカノケミカルな作用によ
り良好な研磨面を得ることができる。メカノケミカルな
作用は研磨時に生じる摩擦熱と、これら酸化物の触媒作
用により、シリコンカーバイドを空気中の酸素により酸
化させ且つ機械的に剥離してシリコンカーバイド基板表
面を機械的な欠陥や結晶歪みのない状態で研磨する。
【０００８】
【実施例】次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１はこの発明の実施例に係る電子デバイスを示
す断面図である。この電子デバイスはショットキダイオ
ードである。ショットキダイオードはシリコンカーバイ
ド基板３を研磨し、基板３上にシリコンカーバイドエピ
タキシァル膜２を成膜し、シリコンカーバイド基板３の
他の主面にニッケル電極４を形成し、シリコンカーバイ
ドエピタキシァル膜２上にショットキ電極である金電極
１を形成して製造される。
【０００９】図３はこの発明の実施例に係る電子デバイ
スにつきシリコンカーバイド基板研磨面の粒子構造を示
す写真である。図４は従来の電子デバイスにつきシリコ
ンカーバイド基板研磨面の粒子構造を示す写真である。
粒径が１μｍの酸化クロムCr2 O3砥粒をフェノール樹脂
中に分散した研磨板を１００ｒｐｍで回転させ、ｎ型６
Ｈ−シリコンカーバイドSiC 基板の所定面を所定の方向
に５度傾けて研磨した。所定の面と所定の方向が表１に
示される。
【００１０】
【表１】
【００１１】比較のために粒径１５０μｍのシリコンカ
ーバイドSiC 砥粒による研磨に続き、粒径３０μｍのダ
イアモンド砥粒，粒径３μｍのダイアモンド砥粒と粒径
１μｍのダイアモンド砥粒による研磨を行い、最後に粒
径１μｍのダイアモンド砥粒によるバフ研磨を行ったシ
リコンカーバイド基板を用意した。これらのシリコンカ
ーバイド基板を同時に１２００℃で５分間、流量２ｓｌ
ｍの水素ガスと流量３ｓｃｃｍの塩化水素HCl ガスの混
合ガス中でエッチングしたのち、ノマルスキ顕微鏡で観
察した。酸化クロムCr2 O3による研磨面には全く傷が認
められない（図３参照）のに対し、一連のダイアモンド
砥粒により研磨した面は研磨終了後鏡面は得られていた
がエッチングにより研磨傷が溝状に現れた（図４参
照）。ダイアモンド研磨後にノマルスキ顕微鏡では検知
されない微小の傷が塩化水素HCl ガスによるエッチング
により顕著になったものである。酸化クロムCr2 O3によ
る研磨面をHCl でエッチングしたあとの表面は溝状のエ
ッチング部分が検出されず傷が非常に少ない。なお図中
の多数の六角形のエッチングピットは転移によるもので
研磨により導入されたものではない。
【００１２】前記の２種類の方法の研磨をしたシリコン
カーバイドSiC 基板（ｎ型：キャリア密度１×１０18ｃ
ｍ-3) 上に熱ＣＶＤ法でキャリア密度が２×１０15ｃｍ
-3のｎ型を示すエピタキシァル膜を厚さ９μｍに成膜し
た。前述の如く１２００℃で水素H2ガスが２ｓｌｍ、塩
化水素HCl ガスが３ｓｃｃｍの混合ガスを流して表面を
エッチングし、次いで１５００℃で４時間、水素H2ガス
が３ｓｌｍ、シランＳｉＨ4 ガスが３ｓｃｃｍ、プロパ
ンガスが２．５ｓｃｃｍの混合ガスを流してｎ型６Ｈ−
シリコンカーバイドSiC エピタキシァル膜２を成長させ
た。エピタキシァル成長した膜は前図に示したエッチン
グ後の表面状態と類似の表面状態を有し、酸化クロムCr
2 O3を使って研磨した基板上に成長したエピタキシァル
膜はダイヤモンド研磨した基板上にエピタキシァル成長
した膜に比べ、傷が少なく平滑な表面であった。
【００１３】ｎ型で６Ｈ−シリコンカーバイドSiC 基板
３の裏面にＮｉを真空蒸着し、Ａｒ囲気中において１２
００℃で１０分間加熱処理を行ってオーミックなニッケ
ル電極４を得た。そして、Ａｕをｎ型６Ｈ−シリコンカ
ーバイドSiC のエピタキシァル膜２の上に真空蒸着し、
ショットキ電極である金電極１を得た。図５はこの発明
の実施例に係る電子デバイスにつきブレークダウン電圧
の分布を示す線図である。
【００１４】図６は従来の電子デバイスにつきブレーク
ダウン電圧の分布を示す線図である。この発明の実施例
に係る電子デバイスは従来の電子デバイスよりもブレー
クダウン電圧が高いことがわかる。この特性は酸化クロ
ムCr2 O3に替えて酸化セリウムCeO2や酸化鉄Fe2O3 を用
いた場合においても同様に観察される。
【００１５】図２はこの発明の異なる実施例に係る電子
デバイスを示す要部断面図である。この電子デバイスは
ＭＯＳダイオードである。ｎ型のシリコンカーバイド基
板７の上にｎ型のシリコンカーバイドSiC エピタキシァ
ル膜６が積層され、このエピタキシァル膜６上ににシリ
カSiO2絶縁層５が形成される。
【００１６】
【発明の効果】この発明によればシリコンカーバイド基
板を用いる電子デバイスであって、（１）シリコンカー
バイド基板と、（２）成長膜とを有し、シリコンカーバ
イド基板は酸化クロムCr2 O3，酸化セリウムCeO2，酸化
鉄Fe2O3 の群から選ばれた少なくとも一つを含む研磨手
段を用いて表面を乾式研磨してなり、成長膜はシリコン
カーバイド基板上に成長してなる膜であるので、酸化ク
ロムCr2 O3，酸化セリウムCeO2，酸化鉄Fe2O3 のメカノ
ケミカルな研磨作用により機械的な欠陥や結晶歪みのな
い良好な研磨面を得ることができ、この研磨面にエピタ
キシァル膜を積層して特性に優れるシリコンカーバイド
電子デバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例に係る電子デバイスを示す断
面図
【図２】この発明の異なる実施例に係る電子デバイスを
示す要部断面図
【図３】この発明の実施例に係る電子デバイスにつきシ
リコンカーバイド基板研磨面の粒子構造を示す写真
【図４】従来の電子デバイスにつきシリコンカーバイド
基板研磨面の粒子構造を示す写真
【図５】この発明の実施例に係る電子デバイスにつきブ
レークダウン電圧の分布を示す線図
【図６】従来の電子デバイスにつきブレークダウン電圧
の分布を示す線図
【符号の説明】
１ 金電極 ２ シリコンカーバイドSiC エピタキシァル膜 ３ シリコンカーバイドSiC 基板 ４ ニッケル電極 ５ シリカSiO2絶縁層 ６ ｎ型シリコンカーバイドSiC エピタキシァル膜 ７ ｎ型シリコンカーバイドSiC 基板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】シリコンカーバイド基板を用いる電子デバ
    イスであって、 （１）シリコンカーバイド基板と、 （２）成長膜とを有し、 シリコンカーバイド基板は酸化クロムCr2 O3，酸化セリ
    ウムCeO2，酸化鉄Fe2O3 の群から選ばれた少なくとも一
    つを含む研磨手段を用いて表面を乾式研磨してなり、 成長膜はシリコンカーバイド基板上に成長してなる膜で
    あることを特徴とする電子デバイス。
  2. 【請求項２】請求項１記載の電子デバイスにおいて、研
    磨手段は砥粒を樹脂中に分散した研磨板であることを特
    徴とする電子デバイス。
  3. 【請求項３】請求項１記載の電子デバイスにおいて、成
    長膜はシリコンカーバイドエピタキシァル膜であること
    を特徴とする電子デバイス。
  4. 【請求項４】請求項１記載の電子デバイスにおいて、成
    長膜は金属膜であることを特徴とする電子デバイス。
  5. 【請求項５】請求項１記載の電子デバイスにおいて、成
    長膜は酸化膜であることを特徴とする電子デバイス。
JP5141343A 1993-03-22 1993-05-20 電子デバイス Pending JPH06333892A (ja)

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JP8668193 1993-03-22
JP5-86681 1993-03-22
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