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公開番号2024125837
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-19
出願番号2023033930
出願日2023-03-06
発明の名称半導体装置の製造方法
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類H01L 21/425 20060101AFI20240911BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体基板としてβ-酸化ガリウムを用い、加熱処理を行ったとしても破断し難くなるようにする。
【解決手段】β-酸化ガリウムで構成される半導体基板30を用意することと、チャンバ10内に配置されたサセプタ20上に半導体基板30を配置することと、チャンバ10を密閉することと、サセプタ20の温度を調整することにより、伝熱によって半導体基板30を昇温させた後に半導体基板30を降温させる加熱処理を行うことと、チャンバ10の密閉を解除してチャンバ10から半導体基板30を取り出せる状態にすることとを行う。半導体基板30を用意することでは、一面30aまたは他面30bが、(100)面または(001)面に対して45～90°の範囲内にあるものを用意し、加熱処理では、サセプタ20の昇温レートが100℃/min以下となる条件でサセプタ20を昇温させることにより、半導体基板30を300℃以上に昇温させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体装置の製造方法であって、
β－酸化ガリウムで構成される半導体基板（３０）を用意することと、
チャンバ（１０）内に配置されたサセプタ（２０）上に前記半導体基板を配置することと、
前記チャンバを密閉することと、
前記サセプタの温度を調整することにより、伝熱によって前記半導体基板を昇温させた後に前記半導体基板を降温させる加熱処理を行うことと、
前記チャンバの密閉を解除して前記チャンバから前記半導体基板を取り出せる状態にすることと、を行い、
前記半導体基板を用意することでは、一面（３０ａ）または他面（３０ｂ）が、（１００）面に対して４５～９０°の範囲内にあるもの、または（００１）面に対して４５～９０°の範囲内にあるものを用意し、
前記半導体基板を配置することでは、前記他面が前記サセプタと対向するように配置し、
前記加熱処理では、前記サセプタの昇温レートが１００℃／ｍｉｎ以下となる条件で前記サセプタを昇温させることにより、前記半導体基板を３００℃以上に昇温させる半導体装置の製造方法。
続きを表示（約 560 文字）【請求項２】
前記加熱処理では、前記サセプタの降温レートが１００℃／ｍｉｎとなる条件で前記サセプタを降温させることにより、前記半導体基板を３００℃以下に降温させる請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体基板を取り出せる状態にすることでは、前記サセプタを１００℃以下にする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記加熱処理は、前記チャンバ内に雰囲気ガスを供給すると共に前記雰囲気ガスを排気しながら行い、かつ、前記半導体基板が加熱された雰囲気ガスに晒されるようにする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記加熱処理は、単位分当たりの前記雰囲気ガスにおける前記チャンバ内のガス交換が、前記チャンバにおける体積の１００％以下となるように前記雰囲気ガスの流量を調整する請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体基板を用意することでは、２インチである前記半導体基板を用意する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体基板を用意することでは、前記一面と他面との間の厚さが４００μｍ以下である前記半導体基板を用意する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、β－酸化ガリウム（すなわち、Ｇａ
２
Ｏ
３
）基板を加熱処理することを含む半導体装置の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体装置の製造方法では、イオン注入で注入した不純物の活性化や、半導体基板の欠陥を回復させるために加熱処理を行うことが提案されている。しかしながら、加熱処理を行う際、半導体基板の一面と他面との間の温度差が大きいと、半導体基板が反って破断する可能性がある。このため、例えば、半導体基板としてのシリコン基板を用い、この半導体基板を加熱処理する場合には、半導体基板を５００℃程度まで急峻に昇温させ、その後に１０００℃程度まで半導体基板を緩やかに昇温させる方法が提案されている。
【０００３】
ところで、近年では、炭化珪素等よりもさらにバッドギャップエネルギーが大きいβ－酸化ガリウムが注目されており、β－酸化ガリウムで構成される半導体基板を用いてＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子が形成された半導体装置を構成することが検討されている。なお、ＭＯＳＦＥＴは、metal oxide semiconductor field effect transistorの略である。
【０００４】
ここで、β－酸化ガリウムは、研究が進められているところであるが、結晶構造が単斜晶であり、シリコンと比較して熱伝導率が１／６程度低いことが報告されている。また、例えば、非特許文献１には、β－酸化ガリウムは、３００℃付近で［１００］方向の線膨張係数が急峻に低下することが示唆されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
Wenxiang Mu, Zhitai Jia, Yanru Yin, Qiangqiang Hu, Yang Li, Baiyi Wu, Jian Zhang,Xutang Tao, 「High quality crystal growth and anisotropic physical characterizationof β-Ga2O3 single crystals grown by EFG method」, Journal of Alloys and Compounds,2017,p.453
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、β－酸化ガリウムを半導体基板として用いて半導体装置を構成することを検討している。しかしながら、上記のように、β－酸化ガリウムは、熱伝導率が低いため、加熱処理を行う際に半導体基板の一面と他面との間で温度差が発生し易い。また、β－酸化ガリウムは、３００℃付近で［１００］方向の線膨張係数が急峻に低下する。そして、β－酸化ガリウムを半導体基板として用いる場合、半導体基板の一面または他面が、（１００）面に対して４５～９０°の範囲内にある場合、または（００１）面に対して４５～９０°の範囲内にある場合、［１００］方向が半導体基板の面方向となる。
【０００７】
このため、β－酸化ガリウムを半導体基板として用い、半導体基板の一面または他面が、（１００）面または（００１）面に対して４５～９０°の範囲内にある場合、半導体基板がシリコン基板である場合と同様の方法で３００℃以上の加熱処理を行うと、次の現象が発生し易くなる。すなわち、熱伝導率が低いために半導体基板の一面と他面との温度差が大きくなり易く、［１００］方向が半導体基板の面方向にあるために半導体基板が反って破断する可能性が高くなる。
【０００８】
本発明は上記点に鑑み、半導体基板としてβ－酸化ガリウムを用い、加熱処理を行ったとしても破断し難くなる半導体装置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】
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１では、半導体装置の製造方法であって、β－酸化ガリウムで構成される半導体基板（３０）を用意することと、チャンバ（１０）内に配置されたサセプタ（２０）上に半導体基板を配置することと、チャンバを密閉することと、サセプタの温度を調整することにより、伝熱によって半導体基板を昇温させた後に半導体基板を降温させる加熱処理を行うことと、チャンバの密閉を解除してチャンバから半導体基板を取り出せる状態にすることと、を行い、半導体基板を用意することでは、一面（３０ａ）または他面（３０ｂ）が、（１００）面に対して４５～９０°の範囲内にあるもの、または（００１）面に対して４５～９０°の範囲内にあるものを用意し、半導体基板を配置することでは、他面がサセプタと対向するように配置し、加熱処理では、サセプタの昇温レートが１００℃／ｍｉｎ以下となる条件でサセプタを昇温させることにより、半導体基板を３００℃以上に昇温させる。
【００１０】
これによれば、半導体基板を昇温させる際に半導体基板の一面と他面との間で温度差が発生し難くなり、半導体基板が破断することを抑制できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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