[發(fā)明專利]SiC外延晶片及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880031043.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN110663099B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 三谷陽(yáng)一郎;木村泰廣;大野彰仁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L21/205
• 分類號(hào): H01L21/205;C30B29/36;H01L21/20
• 代理公司: 中國(guó)貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 賈成功

本發(fā)明的目的在于提高SiC外延晶片的器件成品率。SiC外延晶片11具備作為SiC外延層的漂移層2。漂移層2的膜厚為18μm以上且350μm以下，算術(shù)平均粗糙度為0.60nm以上且3.00nm以下，雜質(zhì)濃度為1×10supgt;14/supgt;/cmsupgt;3/supgt;以上且5×10supgt;15/supgt;/cmsupgt;3/supgt;以下。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及提高SiC外延晶片的器件成品率的技術(shù)。

背景技術(shù)

就碳化硅(SiC)而言，與硅(Si)相比，帶隙大，另外，絕緣破壞電場(chǎng)強(qiáng)度、飽和電子速度及熱導(dǎo)率等物性值優(yōu)異，具有作為半導(dǎo)體功率器件材料優(yōu)異的性質(zhì)。特別地，在使用該SiC的功率器件中，小型化及電力損失的大幅的減少成為可能，能夠?qū)崿F(xiàn)電源電力變換時(shí)的節(jié)能化。因此，使用有SiC的功率器件(以下稱為“SiC功率器件”)能夠有助于電動(dòng)汽車的高性能化或太陽(yáng)能電池系統(tǒng)的高功能化，具有成為用于實(shí)現(xiàn)低碳社會(huì)的關(guān)鍵器件的可能性。

在制造SiC功率器件時(shí)，需要預(yù)先在SiC基板上形成半導(dǎo)體器件的漂移層。就漂移層而言，通過(guò)化學(xué)氣相沉積(chemical?vapor?deposition、CVD)法等精密地控制膜厚及結(jié)晶中的載流子濃度來(lái)精心地制作。在基板上進(jìn)一步通過(guò)外延生長(zhǎng)來(lái)形成漂移層的理由是由于：根據(jù)器件的設(shè)計(jì)規(guī)格來(lái)大致規(guī)定漂移層的膜厚及載流子濃度，另外是由于：要求比基板更高精度地控制漂移層的載流子濃度。

以下，將在SiC基板上形成有外延生長(zhǎng)層的晶片稱為外延晶片。就SiC功率器件而言，通過(guò)對(duì)外延晶片實(shí)施各種加工而制作。因此，就由一張晶片所制作的器件中具有所期望的特性的器件的比例、即器件成品率而言，強(qiáng)烈地依賴于外延生長(zhǎng)層的電特性的均勻性。

即，在外延晶片的面內(nèi)，如果存在與其他區(qū)域相比絕緣破壞電場(chǎng)小、或施加有一定的電壓時(shí)流過(guò)相對(duì)大的電流的局部的區(qū)域，則包含該區(qū)域的器件的電特性變差。例如，由于耐電壓特性變差，因此即使是相對(duì)小的施加電壓，也流過(guò)漏電流。換句話說(shuō)，最重要地規(guī)定器件成品率的要素是外延晶片的結(jié)晶均勻性。作為阻礙外延晶片的結(jié)晶均勻性的主要因素，由于外延生長(zhǎng)時(shí)的不良狀況，已知在外延晶片的表面所觀察的三角缺陷或陷落(ダウンフォール)等器件致命缺陷的存在。

為了提高器件成品率，提出幾個(gè)得到高品質(zhì)的SiC外延生長(zhǎng)層的手法。

例如，在專利文獻(xiàn)1中記載有：在將壓力條件和基板溫度條件中的一者的條件固定的狀態(tài)下，在成膜中途將另一條件在高的設(shè)定條件和低的設(shè)定條件之間切換，由此形成高品質(zhì)的SiC外延膜。

另外，在專利文獻(xiàn)2中記載有：在縱向熱壁CVD外延裝置中使用抑制加熱臺(tái)的表面處的被覆材料的剝離或開裂的發(fā)生的加熱臺(tái)。通過(guò)該縱向熱壁CVD外延裝置，可高速地形成平坦且高純度的SiC外延生長(zhǎng)層。

另外，在非專利文獻(xiàn)1中記載有：如果使用存在臺(tái)階聚束(ステップバンチング)的外延生長(zhǎng)層來(lái)制作器件，則引起柵極氧化膜的不均一性，對(duì)其可靠性產(chǎn)生不良影響。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第5353800號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2005-109408號(hào)公報(bào)

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：“Relation?between?defects?on?4H-SiC?epitaxial?surface?andgate?oxide?reliability”、Silicon?Carbide?and?Related?Materials?2012、瑞士、2013、第740-742卷、第745-748頁(yè)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題