碳化硅外延晶片的制造方法、碳化硅半导体装置的制造方法及碳化硅外延晶片的制造装置制造方法及图纸

得到能够对晶体缺陷少的碳化硅外延晶片进行制造的碳化硅外延晶片的制造方法、碳化硅半导体装置的制造方法及碳化硅外延晶片的制造装置。使在生长炉(1)的内壁附着的碳化硅进行氮化、氧化或者氮氧化而得到稳定化。接下来，将衬底(2)搬入至生长炉(1)内。接下来，将工艺气体导入至生长炉(1)内，在衬底(2)之上使碳化硅外延层进行生长而制造碳化硅外延晶片。

Silicon carbide epitaxial wafer manufacturing method, silicon carbide semiconductor device manufacturing method and silicon carbide epitaxial wafer manufacturing device

A method for manufacturing silicon carbide epitaxial wafers that can produce silicon carbide epitaxial wafers with less crystal defects, a method for manufacturing silicon carbide semiconductor devices, and a device for manufacturing silicon carbide epitaxial wafers are presented. The silicon carbide adhered on the inner wall of the furnace (1) is stabilized by nitridation, oxidation or nitrogen oxidation. Next, the substrate (2) is moved into the growth furnace (1). Next, the process gas is introduced into the growth furnace (1), and the SiC epitaxial layer is grown on the substrate (2) to produce SiC epitaxial wafers.

【技术实现步骤摘要】
碳化硅外延晶片的制造方法、碳化硅半导体装置的制造方法及碳化硅外延晶片的制造装置
本专利技术涉及碳化硅外延晶片的制造方法、碳化硅半导体装置的制造方法及碳化硅外延晶片的制造装置。
技术介绍
近年，与硅半导体相比带隙、绝缘击穿电场强度、饱和漂移速度、导热度都相对较大的碳化硅(下面记为SiC)半导体主要作为电力控制用功率器件材料而受到瞩目。事实上，使用了该SiC半导体的功率器件能够实现电力损耗的大幅降低、小型化等，能够实现电源电力变换时的节能化，因此在电动汽车的高性能化、太阳能电池系统等的高功能化等实现低碳社会的方面成为关键器件。作为功率器件，列举出MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor)、肖特基势垒二极管、IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)以及各种二极管等。在制作SiC功率器件时，大多在SiC块状单晶衬底之上，预先通过热CVD法(热化学气相沉积法)等使半导体器件的有源区域进行外延生长。在这里所谓的有源区域是对晶体中的掺杂密度及膜厚进行了精密控制而形成的包含生长方向轴的剖面区域。除了块状单晶衬底以外还需要上述这种外延生长层的理由在于，根据器件的规格，掺杂密度及膜厚大致已确定，另外，通常，作为掺杂密度及膜厚的精度而言，要求比块状单晶衬底更高的精度。下面，将向SiC块状单晶衬底之上形成了外延生长层的晶片称为外延晶片。碳化硅半导体装置是对碳化硅外延晶片实施各种加工而制作的，但如果存在由于碳化硅衬底及碳化硅外延生长层的生长时的不良而引起的碳化硅外延晶片的缺陷，则会在碳化硅半导体装置局部地出现无法保持高电压的部位，产生漏电流。如果这种缺陷的密度增加，则碳化硅半导体装置的制造时的良品率降低。作为碳化硅外延晶片的制造装置，公开了例如由包覆(coating)了碳化硅后的石墨制的部件形成承受器的装置(例如，参照专利文献1)。另外，公开了下述技术，即，为了减少在外延膜的形成时向承受器的由原料气体而引起的膜的附着，而在包覆了碳化硅后的石墨制承受器的表面覆盖有SiO2膜或者Si3N4膜(例如，参照专利文献2)。专利文献1：日本专利第4534978号公报专利文献2：日本特开2013-16562号公报在生长炉的内壁也会附着碳化硅，由于该碳化硅在构造上较脆，因此容易成为碳化硅颗粒。如果碳化硅颗粒附着于碳化硅晶片的表面，则以该部位为起点而产生掉落物缺陷、三角缺陷等晶体缺陷，存在器件的成品率变差这样的问题。另外，在将SiO2膜或者Si3N4膜覆盖于承受器的表面的情况下，如果使碳化硅进行外延生长，则这些膜与碳化硅的密接性差，容易产生碳化硅颗粒，存在晶体缺陷进一步增大这样的问题。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到能够对晶体缺陷少的碳化硅外延晶片进行制造的碳化硅外延晶片的制造方法、碳化硅半导体装置的制造方法及碳化硅外延晶片的制造装置。本专利技术涉及的碳化硅外延晶片的制造方法的特征在于，具有：稳定化工序，使在生长炉的内壁附着的碳化硅进行氮化、氧化或者氮氧化而得到稳定化；搬入工序，在所述稳定化工序之后，将衬底搬入至所述生长炉内；以及生长工序，在所述搬入工序之后，将工艺气体导入至所述生长炉内，在所述衬底之上使碳化硅外延层进行生长而制造碳化硅外延晶片。专利技术的效果在本专利技术中，通过在进行外延生长之前使在生长炉的内壁附着的碳化硅进行氮化而得到稳定化，从而能够对碳化硅颗粒的产生进行抑制。由此，能够制造由碳化硅颗粒引起的晶体缺陷少的碳化硅外延晶片。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1涉及的碳化硅外延晶片的制造装置的剖视图。图2是表示本专利技术的实施方式1涉及的碳化硅外延晶片的制造方法的流程图。图3是表示对进行了氮化工序的情况下和未进行氮化工序的情况下的碳化硅外延晶片的晶片表面缺陷密度进行比较的结果的图。图4是表示使用通过本专利技术的实施方式1涉及的方法制造的碳化硅外延晶片而制造出的MOSFET的剖视图。图5是表示使用通过本专利技术的实施方式1涉及的方法制造的碳化硅外延晶片而制造出的肖特基势垒二极管的剖视图。图6是表示本专利技术的实施方式2涉及的碳化硅外延晶片的制造方法的流程图。图7是表示本专利技术的实施方式3涉及的碳化硅外延晶片的制造方法的生长时序图。图8是表示本专利技术的实施方式5涉及的碳化硅外延晶片的制造方法的流程图。标号的说明1生长炉，2碳化硅衬底，3晶片托架，4第1气体导入口，6第2气体导入口，7气体排气口具体实施方式参照附图，对本专利技术的实施方式涉及的碳化硅外延晶片的制造方法、碳化硅半导体装置的制造方法及碳化硅外延晶片的制造装置进行说明。对相同或对应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复说明。实施方式1.图1是表示本专利技术的实施方式1涉及的碳化硅外延晶片的制造装置的剖视图。在进行外延生长的生长炉1内，设置有对碳化硅衬底2进行载置的晶片托架3。第1气体导入口4将载气和原料气体导入至生长炉1内，作为用于使碳化硅外延层进行生长的工艺气体。第1气体排气口5将工艺气体从生长炉1排出。在外延生长工序中，在碳化硅衬底2之上生长出碳化硅外延层，但与此同时，在生长炉1的内壁、晶片托架3以及其他炉内部件处也附着碳化硅外延膜的生成物，呈树枝状生长。并且，由于气体导入时的气流的变动，构造上脆弱的树枝状的细的部位被切断及剥离，产生碳化硅颗粒。该碳化硅颗粒会由于在外延生长工序中从开始导入工艺气体起至达到所设定的压力为止发生的气流的变动而大量地产生。如果以在碳化硅衬底2的外延生长面附着有碳化硅颗粒的状态进行外延生长，则会以碳化硅颗粒为起点发生异常生长，形成掉落物缺陷及三角缺陷等晶体缺陷。因此，第2气体导入口6将稳定化气体导入至生长炉1内，该稳定化气体用于使在生长炉1的内壁附着的碳化硅进行氮化而得到稳定化。第2气体排气口7将稳定化气体从生长炉1排出。气体导入条件控制部8对工艺气体及稳定化气体的导入条件进行控制。第2气体导入口6经由气体流量控制装置和压力控制装置，与稳定化气体的气瓶连接。作为用于氮化的稳定化气体，使用氮气、NH3气体等含有氮元素的气体。由于稳定化气体不是蚀刻气体，因此无需担心在承受器氮化工序中晶片托架3或者生长炉1内的部件的保护膜即SiC覆膜被蚀刻，容易进行管理。另外，设置有使在生长炉1的内壁附着的碳化硅的最表面进行氮化或者使碳化硅膜的最表面原子形成氮末端的氮化专用的第2气体导入口6和第2气体排气口7。由此，能够对所附着的碳化硅高效地进行氮化，因此能够使碳化硅膜的结合状态稳定化而对碳化硅颗粒的产生进行抑制。对晶片进行载置的晶片托架3的载置面以及碳化硅衬底2的外延生长面与生长炉1的顶棚面相对。因此，在位于与碳化硅衬底2的外延生长面相对的位置处的生长炉1的顶棚面附着的碳化硅颗粒与在生长炉1的其他部位附着的碳化硅颗粒相比容易成为晶体缺陷的诱因。另外，由于生长炉1的顶棚面所附着的碳化硅颗粒的量比生长炉1的其他部位多，因此需要重点地进行氮化。因此，第2气体导入口6在生长炉1的侧面的上部与晶片托架3相比设置于上方。由此，承受器氮化用气体沿生长炉1的顶棚面进行流动，因此能够高效地使在与碳化硅衬底2的外延生长面相对的生长炉1的顶棚面附着的碳化硅颗粒进行氮化。第2气体排气口7是稳定化气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅外延晶片的制造方法，其特征在于，具有：稳定化工序，使在生长炉的内壁附着的碳化硅进行氮化、氧化或者氮氧化而得到稳定化；搬入工序，在所述稳定化工序之后，将衬底搬入至所述生长炉内；以及生长工序，在所述搬入工序之后，将工艺气体导入至所述生长炉内，在所述衬底之上使碳化硅外延层进行生长而制造碳化硅外延晶片。

【技术特征摘要】
2016.04.27 JP 2016-0897351.一种碳化硅外延晶片的制造方法，其特征在于，具有：稳定化工序，使在生长炉的内壁附着的碳化硅进行氮化、氧化或者氮氧化而得到稳定化；搬入工序，在所述稳定化工序之后，将衬底搬入至所述生长炉内；以及生长工序，在所述搬入工序之后，将工艺气体导入至所述生长炉内，在所述衬底之上使碳化硅外延层进行生长而制造碳化硅外延晶片。2.根据权利要求1所述的碳化硅外延晶片的制造方法，其特征在于，在将所述碳化硅外延晶片从所述生长炉搬出之后，反复进行所述稳定化工序、所述搬入工序以及所述生长工序而对多个碳化硅外延晶片进行制造。3.一种碳化硅外延晶片的制造方法，其特征在于，具有：搬入工序，将衬底搬入至生长炉内；生长工序，在所述搬入工序之后，一边对所述衬底进行加热，一边将工艺气体导入至所述生长炉内，在所述衬底之上使碳化硅外延层进行生长而制造碳化硅外延晶片；以及稳定化工序，在所述生长工序之后的降温过程中，将含有氮元素的气体和含有氧元素的气体中的至少1者供给至所述生长炉内，使在所述生长炉的内壁附着的碳化硅进行氮化、氧化或者氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：大野彰仁，滨野健一，金泽孝，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP