[發明專利]SiC外延晶片的制造方法

有效

• 申請號: 201680074244.1
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN108369901B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 武藤大祐;宮坂晶
• 申請（專利權）人: 昭和電工株式會社
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205;C23C16/42;C30B29/36;H01L21/20
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 劉航;段承恩

一種SiC外延晶片的制造方法，是在SiC單晶基板上具有外延層的SiC外延晶片的制造方法，具有：在使所述外延層結晶生長時，在開始結晶生長的初期在第1條件下形成外延層的一部分的工序；和在與所述第1條件相比使Cl/Si比減少、并且使C/Si比增加了的第2條件下形成SiC外延層的一部分的工序，所述第1條件下的C/Si比為0.6以下、Cl/Si比為5.0以上。

技術領域

本發明涉及SiC外延晶片的制造方法。本申請基于在2015年12月24日在日本申請的專利申請2015-250942要求優先權，在此援引其內容。

背景技術

碳化硅(SiC)具有許多優異特性。例如，與硅(Si)相比，絕緣擊穿電場大一個數量級，帶隙大3倍，而且熱導率高3倍左右。期待著碳化硅(SiC)應用于功率器件、高頻器件、高溫工作器件等。

為了促進SiC器件的實用化，高品質的SiC外延晶片以及高品質的外延生長技術的確立是不可缺少的。

SiC器件使用SiC外延晶片來制作。SiC外延晶片是在SiC單晶基板上利用化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition：CVD)等使成為器件的活性區域的外延層(膜)生長而得到的，所述SiC單晶基板是由采用升華再結晶法等生長出的SiC塊狀單晶進行加工而得到的。

例如，在將從(0001)面向11-20方向具有偏離角(off angle)的面作為生長面的SiC單晶基板上，使SiC進行臺階流生長(從原子臺階開始的橫向生長)，從而使4H的外延層生長。

在SiC外延晶片中所含的缺陷，有在外延層表面顯露出來的具有特征性形狀的被稱為胡蘿卜缺陷(胡蘿卜型缺陷、胡蘿卜狀缺陷)的缺陷。胡蘿卜缺陷作為在外延層表面顯現的缺陷是與三角缺陷、彗星型缺陷等并列的代表性的缺陷。由于胡蘿卜缺陷數量多，并且在形狀上也大至數十微米，因此希望在要求晶體的完整性的半導體器件用外延晶片制造中其減少(專利文獻1～3)。

已弄清了胡蘿卜缺陷的結構由基底面層錯和棱柱型層錯構成，在SiC外延生長的領域作為能夠辨別的缺陷被定義。認為胡蘿卜缺陷是由于基板內的貫穿位錯等在外延生長時轉換而生成的。

作為使胡蘿卜缺陷密度降低的方法，曾提出了一些方法。在專利文獻1中記載了下述方法：在使第1外延層生長后，使生長停止并進行表面的腐蝕，然后使第2外延層生長。在專利文獻2中記載了一種設置具有低的C/Si比的原料氣體組成的抑制層的方法。在專利文獻3中記載了一種使用下述基板的方法，所述基板是在CMP加工中使由特定的螺旋位錯引起的凹陷成為一定形狀的基板。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特表2007-525402號公報

專利文獻2：日本特開2008-74664號公報

專利文獻3：國際公開第2014/196394號

發明內容

然而，存在以下問題：當使C/Si比過低時，在外延生長中容易產生Si滴(droplet)。Si滴是過量的Si原子在基板表面凝結而成的，會使起因于它的晶體缺陷產生。

例如，當在專利文獻2的C/Si比低的條件下使SiC外延層實際地生長時，不能夠同時實現：抑制胡蘿卜缺陷和抑制滴的產生。也就是說，穩定地得到胡蘿卜缺陷少的外延晶片的方法尚未可知。

如上述那樣，當要減少胡蘿卜缺陷而使C/Si比降低時，變得容易產生Si滴。因此，需求能夠同時抑制胡蘿卜缺陷和Si滴的產生的SiC外延晶片的制造方法。

本發明是鑒于上述問題而完成的，其目的是得到能夠同時抑制胡蘿卜缺陷和Si滴的產生的SiC外延晶片的制造方法。