CN115992384A - SiC锭和SiC晶片 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种能够在事后确定标记前的晶片发生了更换的SiC锭。本实施方式涉及的SiC锭,具有晶种和在晶种上生长的单晶,所述单晶在内部具有在生长方向上贯穿的微管,当对从所述单晶沿着与所述生长方向交叉的方向切出的多个晶片进行光致发光观察时,所述多个晶片之中从最接近所述晶种的位置切出的第1晶片中的所述微管の的S/N比,高于从比所述第1晶片远离所述晶种的位置切出的第2晶片中的所述微管的S/N比。
Description
技术领域
本发明涉及SiC锭和SiC晶片。
背景技术
碳化硅(SiC)与硅(Si)相比,绝缘破坏电场大一个数量级,带隙大3倍。另外,碳化硅(SiC)与硅(Si)相比,具有热传导率高3倍左右等特性。因此,期待碳化硅(SiC)在功率器件、高频器件、高温工作器件等中的应用。所以近年来,在上述那样的半导体器件中开始使用SiC外延晶片。
SiC外延晶片是在SiC晶片上通过化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition:CVD)生长出成为SiC器件的活性区域的SiC外延膜而制造的。
通过切割SiC锭来制作SiC晶片。对切出的SiC晶片进行磨削、研磨等。另外,为了确认SiC晶片是从哪个晶锭的哪个位置切出的,作为制造管理而进行标记赋予。
另外,为了SiC晶片的品质管理,利用光致发光进行缺陷测定(例如专利文献1和2)。由光致发光确定的缺陷之一有微管。例如,专利文献2示出了在光致发光测定中观察到微管作为暗点的情况。
在先技术文献
专利文献1:日本特许第5633099号公报
专利文献2:日本特许第3917154号公报
发明内容
发明要解决的课题
在对SiC晶片进行标记之前,有时会发生SiC晶片的更换等。该情况下,会将预定的标记赋予不适当的SiC晶片,从而在制造管理上不优选。
本发明是鉴于上述问题而完成的,目的是提供一种能够在事后确定标记前的晶片发生了更换的SiC锭。
用于解决课题的手段
本发明为解决上述课题,提供以下手段。
(1)第1技术方案涉及的SiC锭,具有晶种和在晶种上生长的单晶,所述单晶在内部具有在生长方向上贯穿的微管,当对从所述单晶沿着与所述生长方向交叉的方向切出的多个晶片进行光致发光观察时,所述多个晶片之中从最接近所述晶种的位置切出的第1晶片中的所述微管的S/N比,高于从比所述第1晶片远离所述晶种的位置切出的第2晶片中的所述微管的S/N比。
(2)在上述技术方案涉及的SiC锭的基础上可以设为:越是从接近所述晶种的位置切出的所述晶片,所述微管的S/N比越高。
(3)上述技术方案涉及的SiC锭可以还包含杂质。所述杂质是氮、硼、铝、钛、钒中的一者以上,所述第1晶片中的所述杂质的合计杂质浓度高于所述第2晶片。
(4)在上述技术方案涉及的SiC锭的基础上可以设为:越是从接近所述晶种的位置切出的所述晶片,所述合计杂质浓度越高。
(5)在上述技术方案涉及的SiC锭的基础上可以设为:所述第1晶片的合计杂质浓度为1×1014cm-3以上,所述第2晶片的合计杂质浓度为2×1019cm-3以下。
(6)在上述技术方案涉及的SiC锭的基础上可以设为:所述单晶的直径为150mm以上。
(7)在上述技术方案涉及的SiC锭的基础上可以设为:所述单晶的直径为200mm以上。
(8)第2技术方案涉及的SiC晶片,是从上述技术方案涉及的SiC锭切出的。
(9)在上述技术方案涉及的SiC晶片的基础上可以设为:所述微管的密度为0.003cm-2以上且10cm-2以下。
发明的效果
上述技术方案涉及的SiC锭和SiC晶片,能够在事后确定标记前的晶片发生了更换。
附图说明
图1是本实施方式涉及的SiC锭的示意图。
图2是单晶的特征部分的示意图。
图3表示从SiC基板提取欠缺的位置时的坐标系的一个例子。
图4是将光致发光图像中的缺陷放大了的图像。
图5是与图4的微管相同的微管且位于比图4的微管更远离晶种的位置的微管的光致发光图像。
附图标记说明
1…晶种、2…单晶、3…微管、10…SiC锭、W…晶片、W1…第1晶片、W2…第2晶片
具体实施方式
以下、适当参照附图对本实施方式进行详细说明。在以下的说明中使用的附图,为了容易理解本发明的特征,有时方便起见会将成为特征的部分放大表示,各构成要素的尺寸比率等有时会与实际不同。在以下的说明中例示的材质、尺寸等只是一个例子,并不限定本发明,可以在不改变其主旨的范围内适当变更来实施。
图1是第1实施方式涉及的SiC锭10的示意图。SiC锭10具备晶种1和单晶2。以下,将单晶2的高度方向称为z方向。z方向是单晶2的生长方向的一个例子。将与z方向正交且彼此正交的两个方向称为x方向和y方向。另外,将在x方向和y方向上扩展的面称为xy面。
晶种1是SiC。晶种1可以是与原料相对的生长面相对于结晶面具有偏移角的晶种,也可以是不具有偏移角的晶种。在具有偏移角的情况下,该偏移角例如为2°以上且8°以下。单晶2在晶种1上生长。单晶2是SiC。从z方向观察单晶2时的单晶2的直径例如为150mm(6英寸)以上,优选为200mm(8英寸)以上。
图2是SiC锭10中的单晶2的特征部分的示意图。单晶2在内部具有微管3。图2中示出了只有一个微管3的情况,但微管3不限于一个。微管3在单晶2的生长方向上延伸。微管3在z方向上贯穿单晶2的一部分。微管3中有以晶种1与单晶2的界面为起点产生的缺陷和以单晶2的内部的点(与晶种的界面以外的点)为起点产生的来自于体单晶生长的贯通缺陷,来自于晶种的贯通缺陷的比例高。
微管3多数情况下沿着单晶2的生长方向形成。例如,在使用具有偏移角的晶种1的情况下,微管3相对于单晶2的z方向倾斜的情况较多。微管3相对于z方向的倾斜角θ例如与偏移角一致。在晶种1不具有偏移角的情况下,倾斜角θ例如成为0°。
由于微管3在生长方向上贯穿,因此能够在从单晶2切出的各个晶片W上观察到。晶片W例如与xy面平行地被切出。另外,也可以使晶片W相对于xy平面倾斜地切出。
晶片W可以从单晶2取得多个。晶片W的直径例如为150mm(6英寸)以上,优选为200mm(8英寸)以上。在晶片W上生长SiC外延膜之后,各个晶片W被加工成SiC器件。晶片W中的微管3的密度例如为0.003cm-2以上且10cm-2以下。以下,将从单晶2切出的多个晶片W之中从最接近晶种1的位置切出的晶片称为第1晶片W1,将从比第1晶片W1远离晶种1的位置切出的晶片称为第2晶片W2。
微管3的光致发光图像在第1晶片W1和第2晶片W2中不同。第1晶片W1中的微管3的S/N比高于第2晶片W2中的微管3的S/N比。S/N比是缺陷的中心与缺陷的周围的光致发光的发光强度的比率。缺陷的中心的发光强度有时高于周围的发光强度,有时低于周围的发光强度。例如,第1晶片W1中的微管3被确认为白色亮点,第2晶片W2中的微管3被确认为黑点。
图4和图5是微管3的光致发光图像的一个例子。图4是第1晶片W1中的微管3的光致发光图像,图5是第2晶片W2中的微管3的光致发光图像。
采用光致发光法测定光致发光图像。光致发光法是对物质照射激发光,测定被激发的电子回到基态时发出的光的方法。对晶片W照射具有比SiC的带隙大的能量的激发光,测定从晶片W发出的光致发光的强度。通过将光致发光法应用于晶片W,确定晶片W的缺陷、杂质的凝集部位等。光致发光检查例如可以使用Lasertec株式会社制造的SICA88进行。
在光致发光检查中,对晶片W照射的激发光例如波长为200nm以上且380nm以下,优选且波长为313nm。另外,在得到光致发光图像时,优选经由使600nm以上的波长通过的长通滤波器,检测由晶片W发出的光。
在第1晶片W1和第2晶片W2中,成为测定对象的微管3是在z方向上延伸的同一微管3。关于第1晶片W1中的微管3与第2晶片W2中的微管3是否相同,可以根据各自的位置关系来确定。
图3示出从晶片W提取微管3的位置时的坐标系的一个例子。图3所示的晶片W具有定向平面OF。例如,将与定向平面OF平行的方向设为x方向,将与x方向正交的方向设为y方向,提取微管3的位置。x方向例如为[11-20],y方向例如为[1-100]。在[11-20]和[1-100]与晶片W的主面方向不同的情况下,可以将x成分作为[11-20]的正投影方向成分,将y成分作为[1-100]的正投影方向成分。
在第1晶片W1中的微管3的位置与第2晶片W2中的微管3的位置大致相同的情况下,能够确定各个晶片W中的微管3来自于同一微管3。
例如在晶种1不具有偏移角、微管3相对于单晶2的z方向的倾斜角θ为0°的情况下,第1晶片W1中的微管3的位置与第2晶片W2中的微管3的位置一致。另外,例如在晶种1具有偏移角、微管3相对于z方向具有倾斜角θ的情况下,第1晶片W1中的微管3的位置与第2晶片W2中的微管3的位置,仅偏离第1晶片W1和第2晶片W2的z方向的距离h乘以tanθ而得到的值(htanθ)。
越是结晶生长的初期(靠近晶种1),微管3的S/N比越大,越是结晶生长的后期(远离晶种1),微管3的S/N比越小。因此,越是从接近晶种1的位置切出的晶片W,微管3的S/N比越高。
在单晶2内具有多个微管3的情况下,优选在多个微管3的每一个中满足S/N比的关系。
单晶2有时也会掺杂有杂质。杂质例如有氮、硼、铝、钛、钒。这些杂质浓度根据单晶2内的位置而不同。
例如,第1晶片W1中的合计杂质浓度高于第2晶片W2中的合计杂质浓度。第1晶片W1的合计杂质浓度例如为1×1014cm-3以上,第2晶片W2的合计杂质浓度例如为2×1019cm-3以下。另外,例如,越是从接近晶种1的位置切出的晶片W,合计杂质浓度越高。在此,合计杂质浓度是氮、硼、铝、钛和钒各自的杂质浓度的合计值。
杂质浓度是影响微管3的S/N比的参数之一。杂质可成为光致发光检查的发光中心。杂质有时会与微管3复合。该复合部容易成为光致发光检查中的发光中心。
如果第1晶片W1中的合计杂质浓度高于第2晶片W2中的合计杂质浓度,则在第1晶片W1形成复合部的概率提高,第1晶片W1的S/N比容易变高。另一方面,第2晶片W2难以形成复合部,S/N比容易降低。第2晶片W2中,周围的杂质比微管更容易发光,从而增加了背景发光。其结果,第2晶片W2的S/N比容易降低。
接着,对第1实施方式涉及的SiC锭10的制造方法进行说明。SiC锭10例如采用升华法制作。升华法是使配置在与晶种1相对的位置上的SiC原料粉升华,通过在晶种1上再结晶化而使单晶2生长的方法。
单晶2的生长以各杂质浓度同时满足以下的第1条件和第2条件的方式进行。
第1条件是晶种1侧的第1区域中的各杂质浓度与在z方向上与第1区域相距10mm以上的第2区域中的各杂质浓度之间的浓度差在各杂质中满足下述关系的条件。
氮的杂质浓度差:1×1018cm-3以上
硼的杂质浓度差:3×1016cm-3以上
铝的杂质浓度差:3×1016cm-3以上
钛的杂质浓度差:1×1016cm-3以上
钒的杂质浓度差:1×1014cm-3以上
第2条件是在单晶2中z方向的生长的末端侧的最表面的各杂质浓度在各杂质中满足下述关系的条件。
氮的杂质浓度:1×1018cm-3以上
硼的杂质浓度:1×1015cm-3以上
铝的杂质浓度:1×1015cm-3以上
钛的杂质浓度:1×1015cm-3以上
钒的杂质浓度:1×1014cm-3以上
第1条件和第2条件可以通过调整结晶生长时的生长面的温度、结晶生长时的杂质的供给量来满足。
作为一个例子,在使用包含这些杂质的原料的升华法中,有逐渐提高结晶生长面的温度的方法。如果结晶生长面的温度逐渐升高,则进入单晶2中的杂质量逐渐降低。
作为另一个例子,在使用包含这些杂质的原料的升华法中,可以逐渐降低原料的加热温度,逐渐降低放出的杂质量。
这些晶体生长面和原料的温度优选能够分别独立地控制。例如,可以分别设置加热原料的加热器和加热单晶2的加热器并对它们进行独立控制。
作为另一个例子,可以随着成膜的进行,逐渐减少成膜气氛中的氮气的投入量。另外,同样,在原料中所含的硼、铝、钛、钒中的任一者的浓度为1×1014cm-3以下的情况下,可以将这些元素作为另外的气体供给,可以根据成膜的进行情况来控制供给量。
通过基于上述方法在晶种1上使单晶2生长,得到SiC锭10。如果将SiC锭10切片,则得到多个晶片W。
对于晶片W的光致发光检查,例如在标记前或标记后进行。光致发光检查包括对微管3的位置关系进行比较的第1判定工序、以及对两个晶片W的微管3的S/N比进行比较的第2判定工序。
第1判定工序用于确定评价对象是基于同一微管3的缺陷。例如,在进行比较的两个晶片W中的各微管3的位置为htanθ以下的情况下,判定为是基于同一微管3的缺陷。另外,在无论进行比较的两个晶片W的z方向的位置关系如何,两个微管3的位置的偏移量为0.2mm以下的情况下,在统计上这些缺陷为连通的微管3的可能性很高。
第2判定工序用于通过将两个晶片W的微管3的S/N比进行比较来确定哪个是接近晶种1一侧的晶片W。在标记后进行光致发光检查的情况下,比较标记历史和第2判定工序的结果,判断是否发生错位。
第1实施方式中的SiC锭10中,微管3的S/N比根据切出的晶片的位置而不同,S/N比的强度具有预定的关系。因此,如果使用第1实施方式中的SiC锭10,则通过在不同的晶片W之间比较微管3的S/N比,能够确定晶片W相对于晶种1的位置关系。有时出于制造管理的目的会对晶片W赋予标记,但即使在由于失误而对应标记的晶片以外进行了标记的情况下,也能够通过比较S/N比,在之后发现标记错误。
以上,图示了本实施方式的一个例子,但本发明并不限定于这些实施方式。例如,可以进行各个实施方式的特征性结构的组合、其他结构的附加等。
实施例
(实施例1)
在晶种1上使单晶2进行结晶生长,制作了SiC锭10。从SiC锭切出多个晶片W。然后,评价了与晶种1不同的一侧的第1晶片W1、和从比第1晶片W1更远离晶种1达15mm的位置切出的第2晶片W2。第1晶片W1与第2晶片W2中的各杂质的浓度差如下。
氮浓度差:2×1018cm-3
硼浓度差:5×1016cm-3
铝浓度差:4×1016cm-3
钛浓度差:2×1016cm-3
钒浓度差:5×1014cm-3
然后,确定位于大致相同位置的微管3,分别在第1晶片W1和第2晶片W2中对该微管3进行了光致发光检查。
图4是第1晶片W1的检查结果,图5是第2晶片W2的检查结果。
第1晶片W1中的微管3的S/N比为1.5以上,第2晶片W2中的微管3的S/N比为0.75以下。
Claims (9)
1.一种SiC锭,具有晶种和在晶种上生长的单晶,
所述单晶在内部具有在生长方向上贯穿的微管,
当对从所述单晶沿着与所述生长方向交叉的方向切出的多个晶片进行光致发光观察时,所述多个晶片之中从最接近所述晶种的位置切出的第1晶片中的所述微管的S/N比,高于从比所述第1晶片远离所述晶种的位置切出的第2晶片中的所述微管的S/N比。
2.根据权利要求1所述的SiC锭,
越是从接近所述晶种的位置切出的所述晶片,所述微管的S/N比越高。
3.根据权利要求1或2所述的SiC锭,还包含杂质,
所述杂质是氮、硼、铝、钛、钒中的一者以上,
所述第1晶片中的所述杂质的合计杂质浓度高于所述第2晶片。
4.根据权利要求3所述的SiC锭,
越是从接近所述晶种的位置切出的所述晶片,所述合计杂质浓度越高。
5.根据权利要求3或4所述的SiC锭,
所述第1晶片的合计杂质浓度为1×1014cm-3以上,
所述第2晶片的合计杂质浓度为2×1019cm-3以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的SiC锭,
所述单晶的直径为150mm以上。
7.根据权利要求1~5中任一项所述的SiC锭,
所述单晶的直径为200mm以上。
8.一种SiC晶片,是从权利要求1~7中任一项所述的SiC锭切出的SiC晶片。
9.根据权利要求8所述的SiC晶片,
所述微管的密度为0.003cm-2以上且10cm-2以下。
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