CN104078331A - 单晶4H-SiC衬底及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明可得到能够减少晶体缺陷的单晶4H-SiC衬底及其制造方法。准备具有平坦性的4H-SiC体材料单晶衬底（1）。在4H-SiC体材料单晶衬底（1）上外延生长具有凹部（2）的单晶4H-SiC层（3）。单晶4H-SiC层（3）的膜厚为X[μm]时，凹部（2）的直径Y[μm]是0.2×X[μm]以上、2×X[μm]以下，且凹部（2）的深度Z[nm]是0.95×X[μm]+0.5[nm]以上、10×X[μm]以下。
Description
技术领域
本发明涉及能够减少晶体缺陷的单晶4H-SiC衬底及其制造方法。
背景技术
近年，带隙、击穿电场强度、饱和漂移速度、热传导系数比硅相对更大的碳化硅（以下记为SiC）主要作为电力控制用的功率器件材料被注目。使用该SiC的功率器件能大幅降低电力损失并进行小型化等，能够实现电源电力变换时的节能化，因此成为电动车的高性能化、太阳能电池系统等的高功能性化等实现低碳社会的关键器件。
根据SiC功率器件的规格掺杂浓度以及膜厚大致可既定，通常比体材料（bulk）单晶衬底要求更高的精度。因此，在4H-SiC体材料单晶衬底上预先通过热CVD法（热化学气相沉积法）等来外延生长半导体器件的有源区。这里所谓有源区是晶体中掺杂浓度以及膜厚被精密控制的区域。
4H-SiC体材料单晶衬底中内含在c轴方向传播的螺旋位错、边缘位错以及在垂直于c轴方向传播的位错（基面位错）。这些位错传播入在衬底上生长的外延膜。还在外延生长时导入新的位错环、层叠缺陷。这些晶体缺陷有时使使用该SiC衬底的器件的耐电压特性、可靠性、产率下降，危害其实用化。
另外，作为单晶3C-SiC衬底的制造方法，提出了通过形成成为在平坦面散布表面坑的表面状态的单晶3C-SiC层，来减少晶体缺陷的方法（例如，参照专利文献1）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1： 日本特开2011-225421号公报。
发明内容
发明要解决的问题
因为是立方晶系的3C-SiC与是六方晶系的4H-SiC的晶体结构即原子排列不同，所以生长条件差异很大。例如，与3C-SiC的生长温度是1000~1100℃相对地，4H-SiC的生长温度是1600~1800℃的非常高的温度。因此，降低单晶3C-SiC衬底的晶体缺陷的方法不能适用于单晶4H-SiC衬底，在单晶4H-SiC衬底中减少晶体缺陷的方法并未已知。
本发明为了解决上述问题而成，目的是得到能够减少晶体缺陷的单晶4H-SiC衬底及其制造方法。
解决问题的方案
本发明涉及的单晶4H-SiC衬底的制造方法包括：准备具有平坦性的4H-SiC体材料单晶衬底的工序；以及在所述4H-SiC体材料单晶衬底上外延生长具有凹部的第一单晶4H-SiC层的工序，所述第一单晶4H-SiC层的膜厚为X[μm]时，所述凹部的直径Y[μm]是0.2×X[μm]以上、2×X[μm]以下，且所述凹部的深度Z[nm]是0.95×X[μm]+0.5[nm]以上、10×X[μm]以下。
发明的效果
通过本发明能够减少晶体缺陷。
附图说明
图1是示出涉及本发明实施方式1的单晶4H-SiC衬底的制造方法的截面图；
图2是示出涉及本发明实施方式1的单晶4H-SiC衬底的制造方法的截面图；
图3是用光学显微镜观察在单晶4H-SiC层的生长表面形成的凹部的显微镜摄像；
图4是示出凹部的直径和外延膜的膜厚的关系的图；
图5是示出凹部的深度和外延膜的膜厚的关系的图；
图6是示出单晶4H-SiC层的表面凹部的密度与缺陷密度的关系的图；
图7是示出涉及本发明实施方式2的单晶4H-SiC衬底的制造方法的截面图。
具体实施方式
参照附图，对涉及本发明的实施方式的单晶4H-SiC衬底及其制造方法进行说明。有时对相同或者相对应的构成要素附上相同的符号，省略反复说明。
实施方式1
以下，关于涉及本发明的实施方式1的单晶4H-SiC衬底的制造方法进行说明。图1以及图2是示出涉及本发明实施方式1的单晶4H-SiC衬底的制造方法的截面图。
首先，如图1所示，准备对于成为主面的（0001）面（C面）具有向着<11-20>方向的4度的取向差角的4H-SiC体材料单晶衬底1。这里，取向差角不限于4度，在2度~10度的范围内即可。
具体地说，对于4H-SiC体材料单晶衬底1通过机械研磨以及使用呈酸性或碱性药液的化学机械研磨来进行平坦化处理。另外，使用丙酮施加超声波清洗来除去有机物。然后，对于4H-SiC体材料单晶衬底1进行所谓的RCA清洗。即，在加热到75℃（±5℃）的氨水和过氧化氢混合液（1：9）中浸泡10分钟之后，浸入加热到75℃（±5℃）的盐酸和过氧化氢溶液（1：9）。另外，浸入含体积比为5%左右的氢氟酸的水溶液，再用净水施加置换处理，由此进行对于4H-SiC体材料单晶衬底1的表面清洗。
接着，将4H-SiC体材料单晶衬底1导入CVD装置。抽真空到大约1×10-7kPa左右。之后，加热到1400℃~1700℃左右，实施在还原性气体氛围中的退火工序。接着，如图2所示，供给原料气体，在4H-SiC体材料单晶衬底1上外延生长具有直径2~20μm、最深部的深度10~100nm的凹部2的单晶4H-SiC层3。原料气体例如：作为Si原子的供给源使用硅烷气体（SiH4）、作为C原子的供给源使用丙烷气体（C3H8）、作为N型掺杂使用氮气。这里SiH4气体以500sccm、C3H8气体以200sccm的流量进行供给，形成膜厚10μm的单晶4H-SiC层3。此外，以衬底界面处载流子浓度为1×1017/cm3，有源区中载流子浓度为8×1015/cm3的方式供给作为N型掺杂的氮气。之后，停止供给原料气体，降温到室温。
这里，发明人发现在形成单晶4H-SiC层3时通过适当地设定生长炉内的压力和温度，可在单晶4H-SiC层3的生长表面形成非常微小的凹部2。图3是用光学显微镜观察在单晶4H-SiC层的生长表面形成的凹部的显微镜摄像。用光学显微镜算出凹部2的密度时，该密度约为600个/cm2。该凹部2的表面形状通过原子力显微镜（Atomic Force Microscope）来测定，形状为非对称的椭圆锥型，直径为2~20μm，最深部的深度为10~100 nm。进一步重复细节的实验的结果是，凹部的大小根据成膜的外延膜的膜厚而不同，已知膜厚时凹部的直径、深度也变大。图4是示出凹部的直径和外延膜的膜厚的关系的图。图5是示出凹部的深度和外延膜的膜厚的关系的图。实验的结果是，外延膜的膜厚为X[μm]时，凹部的直径Y[μm]为0.2×X[μm]以上、2×X[μm]以下，且凹部的深度Z[nm]是0.95×X[μm]+0.5[nm]以上、10×X[μm]以下。
图6是示出单晶4H-SiC层的表面凹部的密度与缺陷密度的关系的图。缺陷密度通过光致发光形貌法（PL-TOPO法）来观测。这里，缺陷密度定义为用PL-TOPO法观察到的发光异常区域。使用一般的生长条件使单晶4H-SiC层成膜的现有的衬底的情况下，用光学显微镜几乎不能观察到凹部，其密度少于10个/cm2。该情况下的缺陷密度为60个/cm2以上。器件电极的面积也是1~2mm见方以上的较大的面积，使用现有的单晶4H-SiC衬底时电极下将存在一个以上的缺陷，器件的耐电压特性等变差。
一方面，涉及凹部2的密度为10个/cm2以上的本实施方式的单晶4H-SiC衬底的情况下，缺陷密度能够大幅降低到2个/cm2。凹部2的密度为1500个/cm2的情况下缺陷密度为1个/cm2的非常低的密度。
如以上说明的，本实施方式中，外延生长具有直径Y[μm]为0.2×X[μm]以上、2×X[μm]以下，且深度Z[nm]是0.95×X[μm]+0.5[nm]以上、10×X[μm]以下的凹部的单晶4H-SiC层3。由此，能够减少晶体缺陷。另外，能够提升使用该高品质单晶4H-SiC衬底的器件的耐电压特性、可靠性、产率。
另外，形成单晶4H-SiC层3时也可根据需要供给含Al、B、Be的有机金属材料用于P型掺杂。此外，为了谋求生长的高速化，也可以并用含卤素的气体。此外，已确认能够通过改变原料气体的流量改变单晶4H-SiC层3的生长速度，无论生长速度为1μm/h还是10μm/h都有同样的效果。
此外，发现能够通过适当地设定生长炉内的压力和温度来调整凹部2的密度。但是，该条件并非唯一地被决定，而是认为很大程度依赖于CVD装置的炉内结构、构造等，分别在各种情况下决定合适的条件。
实施方式2
以下，关于涉及本发明的实施方式2的单晶4H-SiC衬底的制造方法进行说明。图7是示出涉及本发明实施方式2的单晶4H-SiC衬底的制造方法的截面图。
首先，与实施方式1同样，通过外延生长以膜厚300nm形成在生长表面具有凹部2的单晶4H-SiC层3。另外，单晶4H-SiC层3的膜厚不限于300nm，在50nm~10μm的范围即可。接着，如图7所示，在单晶4H-SiC层3上通过外延生长以膜厚10μm填埋凹部2而形成单晶4H-SiC层4。
此时，SiH4气体以900sccm、C3H8气体以360sccm的流量进行供给，以载流子浓度为8×1015/cm3的方式供给作为N型掺杂的氮气。其后，停止原料气体的供给，降温到室温。其它结构以及制造工序与实施方式1同样。
如果这里适当设定生长温度等在称为台阶流动生长（step flow growth）的生长模式为支配的生长条件下使单晶4H-SiC层4生长，则能够填埋单晶4H-SiC层3的凹部2。
用光学显微镜算出涉及本实施方式的单晶4H-SiC衬底的表面的凹部2的密度时，为约1个/cm2的非常低的密度。另外，用原子力显微镜评价10μm见方的正方区域时，为不发生称为台阶聚束（step bunching）的异常生长、平均粗糙度（Ra）为0.3nm以下的非常好的结果。此外，已确认PL-TOPO法观测的结果是缺陷密度为非常低的2个/cm2，能够维持单晶4H-SiC层3成膜时得到的低缺陷密度。
本实施方式中，以填埋单晶4H-SiC层3的凹部2的方式形成单晶4H-SiC层4。由此，能够减少晶体缺陷，且能够提升单晶4H-SiC衬底的平坦性。
另外，在如实施方式2的单晶4H-SiC层为2层构造的情况下，也可得图6所示的凹部的密度和缺陷密度的关系。此外，形成凹部的单晶4H-SiC层3不一定需要与4H-SiC体材料单晶衬底1相接，例如在单晶4H-SiC层4的层间也同样能够减少晶体缺陷。因此，根据要求的器件的规格，能够自由变更单晶4H-SiC层3的层位置。其结果是，在精密控制有源区的载流子浓度和膜厚的同时也可以控制缺陷密度。
附图标记
1 4H-SiC体材料单晶衬底
2 凹部
3 单晶4H-SiC层（第一单晶4H-SiC层）
4 单晶4H-SiC层（第二单晶4H-SiC层）。
Claims (7)
1. 一种单晶4H-SiC衬底的制造方法，其特征在于，包括：
准备具有平坦性的4H-SiC体材料单晶衬底的工序；以及
在所述4H-SiC体材料单晶衬底上外延生长具有凹部的第一单晶4H-SiC层的工序，
所述第一单晶4H-SiC层的膜厚为X[μm]时，所述凹部的直径Y[μm]是0.2×X[μm]以上、2×X[μm]以下，且所述凹部的深度Z[nm]是0.95×X[μm]+0.5[nm]以上、10×X[μm]以下。
2. 根据权利要求1所述的单晶4H-SiC衬底的制造方法，其特征在于：形成所述第一单晶4H-SiC层时，以所述凹部在所述第一单晶4H-SiC层的生长表面形成的方式设定生长炉内的压力和温度。
3. 根据权利要求1或2所述的单晶4H-SiC衬底的制造方法，其特征在于：所述第一单晶4H-SiC层表面的所述凹部的密度为10个/cm2以上。
4. 根据权利要求1或2所述的单晶4H-SiC衬底的制造方法，其特征在于还包括：在所述第一单晶4H-SiC层上以填埋所述凹部的方式外延生长第二单晶4H-SiC层的工序。
5. 一种单晶4H-SiC衬底，其特征在于，包括：
4H-SiC体材料单晶衬底；以及
在所述4H-SiC体材料单晶衬底上通过外延生长形成的、具有凹部的第一单晶4H-SiC层，
所述第一单晶4H-SiC层的膜厚为X[μm]时，所述凹部的直径Y[μm]是0.2×X[μm]以上、2×X[μm]以下，且所述凹部的深度Z[nm]是0.95×X[μm]+0.5[nm]以上、10×X[μm]以下。
6. 根据权利要求5所述的单晶4H-SiC衬底，其特征在于：所述第一单晶4H-SiC层表面的所述凹部的密度为10个/cm2以上。
7. 根据权利要求5或6所述的单晶4H-SiC衬底，其特征在于还包括：在所述4H-SiC体材料单晶衬底上以填埋所述凹部的方式通过外延生长形成的第二单晶4H-SiC层。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN106715767A (zh) * | 2014-10-01 | 2017-05-24 | 住友电气工业株式会社 | 碳化硅外延基板 |
| CN108463581A (zh) * | 2016-02-15 | 2018-08-28 | 住友电气工业株式会社 | 碳化硅外延基板和制造碳化硅半导体装置的方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2016127177A (ja) * | 2015-01-06 | 2016-07-11 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素基板、炭化珪素半導体装置および炭化珪素基板の製造方法 |
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| JP2017122047A (ja) * | 2017-03-29 | 2017-07-13 | 三菱電機株式会社 | 単結晶４Ｈ−ＳｉＣ基板及びその製造方法 |
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| JP6564151B1 (ja) * | 2019-02-28 | 2019-08-21 | 株式会社アドマップ | ＳｉＣ膜単体構造体 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6734461B1 (en) * | 1999-09-07 | 2004-05-11 | Sixon Inc. | SiC wafer, SiC semiconductor device, and production method of SiC wafer |
| CN101877309A (zh) * | 2009-10-30 | 2010-11-03 | 西安电子科技大学 | 提高4H-SiC基面位错转化率的外延方法 |
| US20120142173A1 (en) * | 2010-12-03 | 2012-06-07 | Denso Corporation | Manufacturing method of silicon carbide single crystal |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0952796A (ja) | 1995-08-18 | 1997-02-25 | Fuji Electric Co Ltd | ＳｉＣ結晶成長方法およびＳｉＣ半導体装置 |
| CN1324168C (zh) * | 2002-03-19 | 2007-07-04 | 财团法人电力中央研究所 | SiC结晶的制造方法以及SiC结晶 |
| US7109521B2 (en) * | 2004-03-18 | 2006-09-19 | Cree, Inc. | Silicon carbide semiconductor structures including multiple epitaxial layers having sidewalls |
| JP4786223B2 (ja) * | 2005-05-24 | 2011-10-05 | 新日本製鐵株式会社 | エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法 |
| JP4933137B2 (ja) * | 2006-04-28 | 2012-05-16 | 学校法人 名城大学 | 半導体および半導体製造方法 |
| JP4959763B2 (ja) | 2009-08-28 | 2012-06-27 | 昭和電工株式会社 | ＳｉＣエピタキシャルウェハ及びその製造方法 |
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| US20110221039A1 (en) | 2010-03-12 | 2011-09-15 | Sinmat, Inc. | Defect capping for reduced defect density epitaxial articles |
| JP5693946B2 (ja) | 2010-03-29 | 2015-04-01 | エア・ウォーター株式会社 | 単結晶３Ｃ−ＳｉＣ基板の製造方法 |
| KR101412227B1 (ko) | 2010-05-10 | 2014-06-25 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 탄화규소 에피택셜 웨이퍼 및 그 제조 방법, 에피택셜 성장용 탄화규소 벌크 기판 및 그 제조 방법 및 열처리 장치 |
| JP5637086B2 (ja) * | 2011-07-07 | 2014-12-10 | 三菱電機株式会社 | エピタキシャルウエハ及び半導体素子 |
| JP5597174B2 (ja) | 2011-09-20 | 2014-10-01 | 株式会社日立製作所 | アブレイダブルコーティングを有する部材およびガスタービン |
| JP2013251419A (ja) * | 2012-06-01 | 2013-12-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
-
2013
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6734461B1 (en) * | 1999-09-07 | 2004-05-11 | Sixon Inc. | SiC wafer, SiC semiconductor device, and production method of SiC wafer |
| CN101877309A (zh) * | 2009-10-30 | 2010-11-03 | 西安电子科技大学 | 提高4H-SiC基面位错转化率的外延方法 |
| US20120142173A1 (en) * | 2010-12-03 | 2012-06-07 | Denso Corporation | Manufacturing method of silicon carbide single crystal |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106715767A (zh) * | 2014-10-01 | 2017-05-24 | 住友电气工业株式会社 | 碳化硅外延基板 |
| CN108463581A (zh) * | 2016-02-15 | 2018-08-28 | 住友电气工业株式会社 | 碳化硅外延基板和制造碳化硅半导体装置的方法 |
| CN108463581B (zh) * | 2016-02-15 | 2021-04-09 | 住友电气工业株式会社 | 碳化硅外延基板和制造碳化硅半导体装置的方法 |
| US11053607B2 (en) | 2016-02-15 | 2021-07-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Silicon carbide epitaxial substrate and method for manufacturing silicon carbide semiconductor device |
| US11530491B2 (en) | 2016-02-15 | 2022-12-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Silicon carbide epitaxial substrate and method for manufacturing silicon carbide semiconductor device |
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