[發(fā)明專利]SiC外延晶片及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880037625.1
• 申請(qǐng)日: 2018-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN110709963B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龜井宏二
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社力森諾科
• 主分類號(hào): H01L21/205
• 分類號(hào): H01L21/205;C23C16/42;C30B25/20;C30B29/36
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 王瀟悅;段承恩

本發(fā)明的SiC外延晶片具備4H?SiC單晶基板和形成于所述4H?SiC單晶基板上的SiC外延層，所述4H?SiC單晶基板以相對(duì)于c面具有偏離角的面為主面，且在周緣部具有斜角部，所述SiC外延層的膜厚為20μm以上，所述SiC外延層的從外周端延伸存在的界面位錯(cuò)的密度為10根/cm以下。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及SiC外延晶片及其制造方法。

本申請(qǐng)基于2017年6月28日在日本提出的專利申請(qǐng)2017-126744號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容引用于此。

背景技術(shù)

碳化硅(SiC)具有與硅(Si)相比，絕緣擊穿電場大1個(gè)數(shù)量級(jí)，帶隙大3倍，且熱傳導(dǎo)率高3倍左右等特性。由于碳化硅具有這些特性，所以期待其應(yīng)用于功率器件、高頻器件、高溫工作器件等。因此，近年來，如上所述的半導(dǎo)體器件中使用SiC外延晶片。

要促進(jìn)SiC器件的實(shí)用化，不可缺少的是確立高品質(zhì)的結(jié)晶生長技術(shù)、高品質(zhì)的外延生長技術(shù)。

SiC器件一般使用SiC外延晶片制作，SiC外延晶片是在SiC單晶基板(也有時(shí)簡稱為SiC基板)上，采用化學(xué)氣相生長法(Chemical?Vapor?Deposition：CVD)等生長成為器件活性區(qū)域的SiC外延層(膜)而得到的，SiC單晶基板是由采用升華再結(jié)晶法等生長出的SiC的體單晶加工而得到的。

更具體而言，SiC外延晶片一般在以從(0001)面向11-20方向具有偏離角的面為生長面的SiC單晶基板上，進(jìn)行臺(tái)階流生長(從原子臺(tái)階起的橫向生長)生長4H的SiC外延層。

SiC單晶基板一般在內(nèi)部存在被稱為貫通螺旋位錯(cuò)(Threading?ScrewDislocation：TSD)、貫通刃狀位錯(cuò)(Threading?Edge?Dislocation：TED)或者基面位錯(cuò)(Basal?Plane?Dislocation：BPD)的晶體缺陷，有時(shí)器件特性由于這些晶體缺陷而劣化。這些位錯(cuò)基本上從SiC單晶基板向SiC外延膜傳播。

另一方面，已知在SiC外延膜內(nèi)產(chǎn)生被稱為界面位錯(cuò)的位錯(cuò)。該界面位錯(cuò)是基面位錯(cuò)中的一種，在SiC基板與SiC外延膜的界面附近，沿著與SiC基板的切割方向正交的方向(切割方向?yàn)?1-20時(shí)是1-100方向)伸長。

界面位錯(cuò)是為了緩和所述界面附近的應(yīng)力發(fā)生伸長而產(chǎn)生的。

此外，有時(shí)在SiC外延膜不僅形成從SiC單晶基板傳播的貫通刃狀位錯(cuò)，還形成貫通刃狀位錯(cuò)列(圖8中的“TED對(duì)9”)。具體而言，外延生長時(shí)新產(chǎn)生的2個(gè)貫通刃狀位錯(cuò)成對(duì)，當(dāng)切割方向?yàn)?1-20時(shí)，這2個(gè)位錯(cuò)的對(duì)在1-100方向上以列狀排列連續(xù)，形成貫通刃狀位錯(cuò)列。產(chǎn)生貫通刃狀位錯(cuò)列的結(jié)果是外延膜的位錯(cuò)密度變得比SiC單晶基板高，在外延生長中使結(jié)晶性變差。該貫通刃狀位錯(cuò)的對(duì)在其底部通過基面位錯(cuò)而以半環(huán)(half?loop，半環(huán)線)狀連結(jié)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2008-34776號(hào)公報(bào)

非專利文獻(xiàn)1：X.Zhang?et?al.,Journal?of?Applied?Physics?102,093520(2007)

發(fā)明內(nèi)容

在非專利文獻(xiàn)1中，對(duì)基于X射線形貌術(shù)、光致發(fā)光(PL)等進(jìn)行的觀察而明確得知的貫通刃狀位錯(cuò)列的產(chǎn)生與上述界面位錯(cuò)的關(guān)系、以及X射線形貌術(shù)圖像和PL像的特征，使用圖8進(jìn)行說明。

圖8是示意地示出在SiC單晶基板上形成SiC外延膜的SiC外延晶片的立體圖。為了容易清楚地說明，示出A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和將它們連結(jié)的AB部和BC部。