SiC外延晶片及其制造方法技术

本发明专利技术提供V

【技术实现步骤摘要】
SiC外延晶片及其制造方法
本专利技术涉及SiC外延晶片及其制造方法。本申请基于2019年2月6日在日本申请的特愿2019－020075号主张优先权，将其内容援引于此。
技术介绍
碳化硅(SiC)与硅(Si)相比，具有击穿电场大1个数量级、带隙大3倍、导热系数高3倍左右等特性。碳化硅由于具有这些特性，所以期待在功率器件、高频器件、高温动作器件等中的应用。因此，近年来，上述那样的半导体器件中已经在使用SiC外延晶片。为了促进SiC器件的实用化，确立高品质的晶体生长技术、高品质的外延生长技术是不可缺少的。SiC器件通常使用SiC外延晶片制作，SiC外延晶片是在SiC单晶基板(有时简称为SiC基板)上通过化学气相生长法(ChemicalVaporDeposition：CVD)等使成为器件的有源区的SiC外延层(膜)生长而得的，SiC单晶基板是从用升华再结晶法等来进行生长的SiC的块状单晶加工而得的。更具体而言，SiC外延晶片通常是在将与(0001)面在＜11－20＞方向具有倾斜角的面作为生长面的4H－SiC单晶基板上进行阶梯流生长(来自原子阶梯的横向生长)而使4H的SiC外延层生长。作为SiC外延晶片的外延层的缺陷，已知有继承SiC单晶基板的缺陷的缺陷和外延层中新形成的缺陷。作为前者，已知有贯通位错、基面位错、胡萝卜型缺陷(carrotdefect)等，作为后者，已知有三角形缺陷等。例如，胡萝卜型缺陷从外延表面侧观察时是在阶梯流生长方向较长的棒状的缺陷，被认为是以基板的位错(贯通螺旋位错(TSD)或基底面位错(BPD))或基板上的划痕作为起点形成的(参照非专利文献1)。另外，三角缺陷沿阶梯流生长方向(＜11－20＞方向)朝向从上游向下游侧三角形的顶点和其对边(底边)依次排列的方向形成。被认为三角缺陷是以制造SiC外延晶片时的外延生长前的SiC单晶基板上或外延生长中的外延层内存在的异物(塌陷，Downfall)为起点，从其开始沿基板的倾斜角3C多晶型物的层延伸而在外延表面露出的(参照非专利文献2)。最近，发现了由SiC单晶基板中的碳夹杂物(以下，有时称为“基板碳夹杂物”)引起的大凹坑缺陷(参照专利文献1)。由该基板碳夹杂物引起的大凹坑(Large-pit)缺陷以SiC单晶基板中的碳夹杂物作为起点在外延层变换(转换)为新的缺陷。现有技术文献专利文献【专利文献1】日本特开2018－039714号公报【非专利文献】【非专利文献1】J.Hassanetal.,JournalofCrystalGrowth312(2010)1828-1837【非专利文献2】C.Hallinetal.,DiamondandRelatedMaterials6(1997)1297-1300
技术实现思路
已知对使用SiC外延晶片制成的pn二极管、MOSFET的寄生二极管(体二极管)等包含双极动作的元件正向通电时，会发生VF劣化(双极劣化)。VF劣化是指正向通电时，基底面位错扩展为属于面缺陷的堆垛层错(SF：StackingFault)，该堆垛层错作为电阻发挥作用而导致正向电压(VF)上升的现象。本专利技术人进行了深入研究，结果首次发现大凹坑缺陷因正向通电而扩展为堆垛层错，导致VF劣化。已知施加正向电流后以基底面位错为起点进行扩展而形成堆垛层错。然而，以往已知施加正向电流后以大凹坑缺陷为起点扩展而形成堆垛层错。对于以该大凹坑缺陷为起点的堆垛层错的形成机理，认为其与伴随大凹坑缺陷的沿基底面方向延伸的位错相关。在正向通电后，由基板碳夹杂物引起的大凹坑缺陷和由基板的微管(micropipe)引起的大凹坑缺陷都可以作为起点扩展而变换为堆垛层错。因此，作为SiC器件用的SiC外延晶片，要求使用降低了大凹坑缺陷的密度的，优选没有大凹坑缺陷的晶片。本专利技术鉴于上述问题而进行的，目的在于提供VF劣化得到抑制的SiC外延晶片及其制造方法。本专利技术为了解决上述课题，提供以下的手段。(1)本专利技术的第1方式的SiC外延晶片是在SiC单晶基板上形成有SiC外延层的SiC外延晶片，上述SiC外延层中所包含的由基板的微管引起的大凹坑缺陷和由基板碳夹杂物引起的大凹坑缺陷的合计密度为1个/cm2以下。(2)上述(1)所述的SiC外延晶片的由上述基板的微管引起的大凹坑缺陷的密度可以为0.5个/cm2以下。(3)本专利技术的第2方式的SiC外延晶片的制造方法，是在SiC单晶基板上形成有SiC外延层的SiC外延晶片的制造方法，具有对上述SiC单晶基板中的微管和基板碳夹杂物的合计密度为1个/cm2以下的SiC单晶基板进行分选的工序。根据本专利技术的SiC外延晶片，能够提供VF劣化得到抑制的SiC外延晶片。附图说明图1表示本专利技术的一个实施方式的SiC外延晶片的剖面示意图。图2中(a)是本专利技术的SiC外延晶片的SICA图像，图2中(b)是与(a)对应的PL图像。图3是由基板的微管引起的大凹坑缺陷附近的剖面的STEM图像。图4是表示使用图2示出的SiC外延晶片制成的pn二极管的正向通电试验前后的电特性图。符号说明1SiC单晶基板2SiC外延层10SiC外延晶片具体实施方式以下，使用附图对作为应用了本专利技术的实施方式的SiC外延晶片及其制造方法进行详细说明。应予说明，对于以下的说明中使用的附图，为了使特征易于理解，为方便起见有时放大属于特征的部分，并且各构成要素的尺寸比率等不一定与实际相同。另外，以下的说明中例示的材料、尺寸等是一个例子，本专利技术不受此限定，可以在起到本专利技术的效果的范围适当地变更实施。(SiC外延晶片)图1是本专利技术的一个实施方式的SiC外延晶片的剖面示意图。图1所示的SiC外延晶片10是在SiC单晶基板1上形成有SiC外延层2的SiC外延晶片，SiC外延层2所包含的由微管引起的大凹坑缺陷和由基板碳夹杂物引起的大凹坑缺陷的合计密度为1个/cm2以下。本专利技术的SiC外延晶片中使用的SiC单晶基板优选为4H的SiC单晶基板。另外，本专利技术的SiC外延晶片中使用的SiC单晶基板具有倾斜角，例如，优选为0.4°～8°。典型的是可以使用倾斜角4°的SiC单晶基板。作为SiC单晶基板的厚度，没有特别限定，例如，可以使用150μm～550μm以下的SiC单晶基板。优选可以使用300μm～400μm的SiC单晶基板。作为SiC单晶基板的尺寸，没有特别限定，例如，可以使用3英寸～6英寸的SiC单晶基板。本说明书中“大凹坑缺陷”是指使用并列设置了共聚焦微分干涉显微镜和光致发光(PL)观察功能的检查装置(Lasertec株式会社制，SICA88)时具有如下特征的缺陷。得到的显微镜图像(以下，有时称为SICA图像)中，该缺陷是尺寸(用直线连接图像的外圆周的2点间时的最大距离)为5μm以上的凹陷或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SiC外延晶片，是在SiC单晶基板上形成有SiC外延层的SiC外延晶片，其中，/n所述SiC外延层所包含的、由基板的微管引起的大凹坑缺陷和由基板碳夹杂物引起的大凹坑缺陷的合计密度为1个/cm

【技术特征摘要】
20190206 JP 2019-0200751.一种SiC外延晶片，是在SiC单晶基板上形成有SiC外延层的SiC外延晶片，其中，
所述SiC外延层所包含的、由基板的微管引起的大凹坑缺陷和由基板碳夹杂物引起的大凹坑缺陷的合计密度为1个/cm2以下。


2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：西原祯孝，深田启介，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP