DE102008060372B4 - Method for producing a silicon carbide epitaxial layer and a silicon carbide component - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem Siliziumkarbid-Substrat mit folgenden Schritten: Bereitstellen (100) eines einkristallinen Siliziumkarbid-Substrates mit einer Fehlorientierung der (0001)- oder derA method for producing a silicon carbide epitaxial layer on a silicon carbide substrate, comprising the steps of: providing (100) a monocrystalline silicon carbide substrate having a (0001) - or misorientation

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem Siliziumkarbid-Substrat und auf ein Siliziumkarbid-Bauelement mit einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht, die eine geringe Basalflächenversetzungsdichte aufweist.The present invention relates to a method of manufacturing a silicon carbide epitaxial layer on a silicon carbide substrate and to a silicon carbide device having a silicon carbide epitaxial layer that has a low basal area dislocation density.

Die herausragenden Materialeigenschaften von Siliziumkarbid, wie z. B. sein großer Bandabstand ermöglicht es in Siliziumkarbid(SiC)-Bauelementen deutlich höhere Betriebstemperaturen als in Bauelementen aus konventionellen Halbleitern zu erzielen. Die Verlustwärme eines SiC-Bauelementes kann wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit von SiC besser als in Bauelementen aus konventionellen Halbleitern abgeführt werden. Durch den größeren Bandabstand lassen sich außerdem wesentlich höhere Sperrspannungen als bei konventionellen Halbleiterbauelementen erzielen. Aus diesem Grunde ist Siliziumkarbid beispielsweise für Leistungshalbleiter und Hochtemperaturelektronikbauelemente ein viel versprechendes Herstellungsmaterial.The outstanding material properties of silicon carbide, such. B. its large band gap allows in silicon carbide (SiC) devices to achieve significantly higher operating temperatures than in components of conventional semiconductors. The heat loss of a SiC device can be dissipated better than in conventional semiconductor devices because of the high thermal conductivity of SiC. Due to the larger band gap can also achieve much higher blocking voltages than conventional semiconductor devices. For this reason, silicon carbide, for example, for power semiconductors and high-temperature electronic components is a promising manufacturing material.

Zur Fertigung von Siliziumkarbid-Bauelementen, wie z. B. von PiN-Dioden aus Siliziumkarbid (SiC), werden n- und p-leitende Epitaxieschichten benötigt, welche eine möglichst geringe Zahl von Kristallfehlern aufweisen sollten.For the production of silicon carbide components, such. B. of SiNi diodes of silicon carbide (SiC), n- and p-type epitaxial layers are needed, which should have the lowest possible number of crystal defects.

Solche Siliziumkarbid-Dioden, die z. B. in Hochspannungsanwendungen eingesetzt werden, können für Sperrspannungen (VBr) von mehr als 3 kV ausgelegt sein. Im Betriebsfall können in solchen Dioden Strombelastungen von mehreren 100 A/cm2 auftreten. Die elektrische Charakterisierung solcher Siliziumkarbid-Dioden kann ergeben, dass nach einer Strombelastung mit 100 A/cm2 für eine Dauer von 30 Minuten einige dieser Dioden ein instabiles Stromspannungsverhalten in den Vorwärtskennlinien aufweisen (VF-Drift). Andere Dioden, die auf demselben Siliziumkarbid-Substrat aufgebaut sind, können dieses instabile Verhalten hingegen nicht aufweisen. Ursache für dieses instabile Stromspannungsverhalten können spezielle Defekte in dem Siliziumkarbid-Substrat und die Fortpflanzung dieser Defekte in die Epitaxieschicht des Siliziumkarbid-Bauelements sein; sowie die Entstehung von neuen Defekten während des Abscheidens der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht.Such silicon carbide diodes z. B. used in high voltage applications, can be designed for reverse voltages (V Br ) of more than 3 kV. During operation, current loads of several 100 A / cm 2 may occur in such diodes. The electrical characterization of such silicon carbide diodes can show that after a current load of 100 A / cm 2 for a period of 30 minutes some of these diodes have an unstable current-voltage behavior in the forward characteristic curves (V F drift). On the other hand, other diodes built on the same silicon carbide substrate can not exhibit this unstable behavior. The cause of this unstable current-voltage behavior may be specific defects in the silicon carbide substrate and the propagation of these defects into the epitaxial layer of the silicon carbide device; and the emergence of new defects during the deposition of the silicon carbide epitaxial layer.

Ein Beispiel für das komplexe Zusammenwirken zwischen Kristalldefekten und der Zuverlässigkeit der Siliziumkarbid-Bauelemente sind sogenannte Basalflächenversetzungen (Basal Plane Dislocations – BPD). Es ist bekannt, dass diese Versetzungen die Langzeitstabilität von (bipolaren) Bauelementen wesentlich beeinflussen können. Die Basalflächenversetzungen können bereits bei der Herstellung des Grundmaterials während der Kristallzüchtung entstehen. Typischerweise besitzt ein Wafer aus Silizium-Karbid eine Basalflächenversetzungsdichte in der Größenordnung von ca. 10000 cm–2. Während des Betriebs des Bauelementes kann sich dieser Kristalldefekttyp, also die Basalflächenversetzung in einen neuen, in seinen elektrischen Eigenschaften wesentlich kritischeren Defekt, umwandeln. Bei diesem neuen Defekttyp kann es sich um einen Stapelfehler handeln, der dann zu einer Degradation des Bauelementes unter Strombelastung führen kann. Dadurch können beispielsweise die oben erwähnten Instabilitäten der Siliziumkarbid-Bauelemente verursacht werden.An example of the complex interaction between crystal defects and the reliability of silicon carbide devices is so-called basal plane dislocations (BPD). It is known that these dislocations can significantly affect the long-term stability of (bipolar) devices. The basal surface dislocations may already arise during the production of the base material during crystal growth. Typically, a silicon carbide wafer has a basal plane dislocation density on the order of about 10,000 cm -2 . During operation of the component, this type of crystal defect, ie the basal plane displacement, can be converted into a new defect, which is much more critical in terms of its electrical properties. This new type of defect can be a stacking fault, which can then lead to a degradation of the component under current load. As a result, for example, the above-mentioned instabilities of the silicon carbide devices can be caused.

In dem US-Patent US 7 018 554 B2 ist ein Verfahren beschrieben, in dem solche Basalflächenversetzungen in der aktiven Zone eines Bauelementes verringert bzw. eliminiert werden können. Das in der obigen Patentschrift gezeigte Verfahren ist jedoch relativ kosten- und zeitaufwendig. Nach dem Verfahren aus der obigen Patentschrift werden die Epitaxieschichten für das Siliziumkarbid-Bauelement auf Siliziumkarbid-Substraten abgeschieden, deren (0001)-Oberfläche eine Fehlorientierung von 8° in Richtung <11–20> aufweist. Der Wafer, also das Siliziumkarbid-Substrat wird vor der anschließenden Epitaxie in geschmolzenes Kaliumhydroxid (KOH) getaucht. Dadurch werden an der Oberfläche des Siliziumkarbid-Substrates die Defekte, wie z. B. Versetzungen und Mikroröhren selektiv angeätzt. Anschließend erfolgt dann die Erzeugung einer dicken Epitaxieschicht, die dann eine geringere Anzahl an Basalflächenversetzungen (BPD) aufweist. Die Erzeugung der Epitaxieschicht kann mit Hilfe einer chemischen Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition = CVD) erfolgen. Durch das Ätzen des Siliziumkarbid-Wafers mit Kaliumhydroxid wird die Waferoberfläche stark aufgerauht. Diese Rauhigkeit der Waferoberfläche kann sich auf die Expitaxieschicht übertragen, so dass die Epitaxieschicht mit dieser Oberfläche nicht für die weitere Prozessierung geeignet ist. Gemäß dem Verfahren aus obiger Patentschrift muss diese Epitaxieschicht chemisch-mechanisch poliert werden (CMP), um so eine epitaxiefähige Oberfläche in sogenannter „epi-ready”-Qualität zu erhalten. Um dies zu ermöglichen, kann es nötig sein, die Epitaxieschicht mit einer Dicke von mindestens 30 μm abzuscheiden.In the US patent US Pat. No. 7,018,554 B2 For example, a method is described in which such basal plane dislocations in the active zone of a device can be reduced or eliminated. However, the process shown in the above patent is relatively costly and time consuming. According to the method of the above patent, the epitaxial layers for the silicon carbide device are deposited on silicon carbide substrates whose (0001) surface has a misalignment of 8 ° in the <11-20> direction. The wafer, ie the silicon carbide substrate, is immersed in molten potassium hydroxide (KOH) before the subsequent epitaxy. As a result, on the surface of the silicon carbide substrate, the defects such. B. dislocations and microtubes etched selectively. This is followed by the generation of a thick epitaxial layer, which then has a smaller number of basal area dislocations (BPD). The generation of the epitaxial layer can be effected by means of a chemical vapor deposition (CVD). By etching the silicon carbide wafer with potassium hydroxide, the wafer surface is heavily roughened. This roughness of the wafer surface can be transferred to the epitaxial layer, so that the epitaxial layer with this surface is not suitable for further processing. According to the method of the above patent, this epitaxial layer must be chemo-mechanically polished (CMP) so as to obtain an epitaxial-capable surface in so-called "epi-ready" quality. In order to make this possible, it may be necessary to deposit the epitaxial layer with a thickness of at least 30 μm.

In der Veröffentlichung von Friedrich et al. (Influence of Substrate preparation and epitaxial growth parameters on the dislocation defects in 4H-SiC epitaxial Layers. Conference on Silicon Carbide and related materials 2007) wird der Einfluss der Substrat-präparierung und der Epitaxie-Wachstumsparameter auf die Basalflächenversetzungsdichte untersucht.In the publication by Friedrich et al. (Influence of Substrate Preparation and Epitaxial Growth Parameters on the Dislocation Defects in 4H-SiC Epitaxial Layers, Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2007), the influence of substrate preparation and epitaxial growth parameters on basal plane dislocation density is investigated.

In der Veröffentlichung von Shrivastava et al. (Study of triangular effects and inverted pyramids in 4H-SIC 4° off cut (0001) Si face epilayers. J. Crystal Growth 310 (2008) 4443–4450) ist ein Verfahren zum Aufwachsen einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem Siliziumkarbid-Substrat mit einer (0001) Oberfläche gezeigt, welche mit 3,5°–4° in [1120] Richtung geneigt ist. Entsprechende Wachstumsparameter welche für die Entstehung von Defekten verantwortlich sind werden identifiziert und optimiert. In the publication by Shrivastava et al. (Study of triangular effects and inverted pyramids in 4H-SIC 4 ° cut-off (0001) Face Epilayers J. Crystal Growth 310 (2008) 4443-4450) is a method for growing a silicon carbide epitaxial layer on a silicon carbide substrate with a (0001) surface showing 3.5 ° -4 ° in [11 2 0] Direction is inclined. Corresponding growth parameters which are responsible for the development of defects are identified and optimized.

Die Patentschrift JP 2008 004 888 A zeigt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht mit einer geringen Anzahl von Versetzungsfehlern.The patent JP 2008 004 888 A also shows a method of producing a silicon carbide epitaxial layer with a small number of dislocation errors.

Die Veröffentlichung von Wada et al. (Epitaxial growth of 4H-SiC on 4° off-axis (0001) and (0001) substrates by hot – wall chemical vapor deposition. J. Crystal Growth 291 (2006) 370–374) beschreibt das Aufwachsen einer epitaktischen 4H-SiC Schicht auf einen um 4° geneigten (0001) und (0001) Substrat bei unterschiedlichen Wachstumsbedingungen mit Hilfe einer Heißwand CVD-Anlage.The publication by Wada et al. (Epitaxial growth of 4H-SiC on 4 ° off-axis (0001) and (000 1 ) substrates by hot - wall chemical vapor deposition. J. Crystal Growth 291 (2006) 370-374) describes the growth of a 4H-SiC epitaxial layer on a tilted by 4 ° (0001) and (000 1 ) Substrate at different growth conditions using a hot wall CVD plant.

In der US 4 912 064 A ist die Herstellung von epitaktisch aufgewachsenen α-SiC Filmen, welche zur Herstellung von elektronischen Bauelementen geeignet sind, beschrieben. Dabei ist ein hoher Freiheitsgrad bezüglich der Wachstumsparameter beschrieben, um so die Wachstumsgeschwindigkeit, die Oberflächenmorphologie oder andere Filmcharakteristika einzustellen.In the US 4,912,064 is the production of epitaxially grown α-SiC films, which are suitable for the production of electronic components described. There is described a high degree of freedom in terms of growth parameters so as to adjust growth rate, surface morphology or other film characteristics.

In der WO 2007 100 364 A1 ist eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht PiN-Diode für High-Power-Anwendungen beschrieben.In the WO 2007 100 364 A1 is a silicon carbide epitaxial layer PiN diode for high-power applications described.

Um eine Markteinführung von (bipolaren) Siliziumkarbid-Bauelementen zu erleichtern ist es aber wünschenswert, Siliziumkarbid-Epitaxieschichten mit einer geringen Basalflächenversetzungsdichte, kostengünstig, mit geringem Zeitaufwand und in möglichst wenig Prozessschritten herzustellen.In order to facilitate the market introduction of (bipolar) silicon carbide components, it is desirable to produce silicon carbide epitaxial layers with a low basal area dislocation density, inexpensively, with little expenditure of time and in as few process steps as possible.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem Siliziumkarbid-Substrat mit einer geringen Basalflächenversetzungsdichte zu schaffen und darauf aufbauend Siliziumkarbid-Bauelemente zu schaffen, die sowohl ein stabiles Betriebsverhalten aufweisen als auch sehr kostengünstig, relativ einfach und mit einer geringen Anzahl von Prozessschritten realisierbar sind.The object of the present invention is to provide a method for producing a silicon carbide epitaxial layer on a silicon carbide substrate having a low basal plane dislocation density and, based thereon, to provide silicon carbide components which have both a stable performance and a very low cost, relatively simple and can be realized with a small number of process steps.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und 13, sowie dem Siliziumkarbid-Bauelement gemäß Anspruch 22 gelöst.This object is achieved by the method according to claim 1 and 13, as well as the silicon carbide component according to claim 22.

Die Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass durch die Kombination der Verwendung eines Siliziumkarbid-Subtrates mit einer Fehlorientierung der (0001)- oder der (0001)-Oberfläche von 2° bis 6°, also beispielsweise von 4° und speziellen Prozessparametern zur Abscheidung einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aus der Gasphase trotz einer geringeren Anzahl von Herstellungsschritten gegenüber herkömmlichen Verfahren eine verbesserte Qualität der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht erzielt werden kann.The finding of the present invention is that by combining the use of a silicon carbide substrate having a misorientation of the (0001) - or (000 1 )-Surface from 2 ° to 6 °, so for example 4 ° and special process parameters for the deposition of a silicon carbide epitaxial layer from the gas phase, despite a smaller number of manufacturing steps compared to conventional methods improved quality of the silicon carbide epitaxial layer can be achieved.

In Ausführungsbeispielen ist ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem Siliziumkarbid-Substrat gezeigt. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Siliziumkarbid-Substrates mit einer Fehlorientierung der (0001)- oder der (0001)-Oberfläche von 2° bis 6°. Ferner weist das Verfahren ein Abscheiden einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aus der Gasphase mit einem Kohlenstoff/Siliziumverhältnis von 0,6 bis 1 und einer Wachstumsrate von 5 μm/h bis 30 μm/h auf.In embodiments, a method for producing a silicon carbide epitaxial layer on a silicon carbide substrate is shown. The method includes providing a silicon carbide substrate having a misorientation of (0001) - or the (000 1 )-Surface from 2 ° to 6 °. Further, the method comprises depositing a silicon carbide epitaxial layer from the gas phase having a carbon / silicon ratio of 0.6 to 1 and a growth rate of 5 μm / h to 30 μm / h.

Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Bauelementes auf einem einkristallinen Siliziumkarbid-Substrat durch Bereitstellen eines einkristallinen Siliziumkarbid-Substrates mit einer Fehlorientierung von 2° bis 6° und dem Abscheiden zweier unterschiedlich leitender Siliziumkarbid-Epitaxieschichten aus der Gasphase mit einem Kohlenstoff/Siliziumverhältnis von 0,6 bis 1 und einer Wachstumsrate von 5 μm/h bis 30 μm/h, so dass eine PN-Übergangszone zwischen den beiden unterschiedlich leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschichten ausgebildet wird.The present invention further includes a method of manufacturing a silicon carbide device on a single crystal silicon carbide substrate by providing a single crystalline silicon carbide substrate having a misalignment of 2 ° to 6 ° and depositing two different conductive silicon carbide epitaxial layers of gas phase with a carbon / Silicon ratio of 0.6 to 1 and a growth rate of 5 .mu.m / h to 30 .mu.m / h, so that a PN junction zone is formed between the two differently conductive silicon carbide epitaxial layers.

Die Erfindung schafft zudem ein Siliziumkarbid-Bauelement mit einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht, welche eine Basalflächenversetzungsdichte kleiner 10 cm–2 aufweist. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht ist auf einem einkristallinen Siliziumkarbid-Substrat angeordnet, welches eine Fehlorientierung der Oberfläche des Siliziumkarbid-Substrates von 2° bis 6° aufweist.The invention also provides a silicon carbide device having a silicon carbide epitaxial layer which has a basal plane dislocation density of less than 10 cm -2 . The silicon carbide epitaxial layer is disposed on a single crystal silicon carbide substrate having a misorientation of the surface of the silicon carbide substrate of 2 ° to 6 °.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.Preferred embodiments are explained below with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:Show it:

1 ein Flussdiagramm zum Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem Siliziumkarbid-Substrat gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a flow diagram of the method for producing a silicon carbide epitaxial layer on a silicon carbide substrate according to an embodiment of the present invention;

2 ein Flussdiagramm zum Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Bauelementes mit einer leitfähigen Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem einkristallinen Siliziumkarbid-Substrat gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a flowchart of the method for producing a silicon carbide device having a conductive silicon carbide epitaxial layer on a single-crystal silicon carbide substrate according to another embodiment of the present invention;

3a eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem Siliziumkarbid-Substrat gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3a a silicon carbide epitaxial layer on a silicon carbide substrate according to an embodiment of the present invention;

3b eine PN-Siliziumkarbid-Diode mit einer ersten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem Siliziumkarbid-Substrat und einer zweiten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht, welche unmittelbar über der ersten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht angeordnet ist und wobei die erste und die zweite Siliziumkarbid-Epitaxieschicht einen unterschiedlichen Leitungstyp aufweisen, so dass eine PN-Übergangszone ausgebildet ist; 3b a PN silicon carbide diode having a first silicon carbide epitaxial layer on a silicon carbide substrate and a second silicon carbide epitaxial layer disposed immediately above the first silicon carbide epitaxial layer and wherein the first and second silicon carbide epitaxial layers have a different conductivity type; that a PN junction zone is formed;

3c eine PiN-Siliziumkarbid-Diode gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 3c a PiN silicon carbide diode according to another embodiment of the present invention; and

3d ein Siliziumkarbid-MOSFET gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 3d a silicon carbide MOSFET according to another embodiment of the present invention.

Bevor Bezug nehmend auf die Zeichnungen die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert wird, wird darauf hingewiesen, dass gleiche Elemente oder ähnliche Elemente in diesen Figuren mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sind, und dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente vermieden wird.Before referring to the drawings, the present invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments, it is pointed out that the same elements or similar elements in these figures are given the same or similar reference numerals, and a repeated description of these elements is avoided.

1 zeigt ein Flussdiagramm zum Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem Siliziumkarbid-Substrat gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren weist ein Bereitstellen 100 eines einkristallinen Siliziumkarbid-Substrates mit einer Fehlorientierung der (0001)-Oberfläche oder der (0001)-Oberfläche des Siliziumkarbid-Substrates von 2° bis 6° auf. Ferner weist das Verfahren ein Abscheiden 110 einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aus der Gasphase mit einem Kohlenstoff/Siliziumverhältnis von 0,6 bis 1 und einer Wachstumsrate von 5 μPm/h bis 30 μm/h auf. 1 FIG. 10 shows a flowchart of the method for producing a silicon carbide epitaxial layer on a silicon carbide substrate according to an embodiment of the present invention. The method has a provision 100 a monocrystalline silicon carbide substrate with a misorientation of the (0001) surface or the (000 1 )-Surface of the silicon carbide substrate from 2 ° to 6 °. Furthermore, the method has a deposition 110 a gas phase silicon carbide epitaxial layer having a carbon / silicon ratio of 0.6 to 1 and a growth rate of 5 μPm / h to 30 μm / h.

Die Oberfläche kann also unter einen Winkel von 2° bis 6° gegenüber der (0001)- oder der (0001)-Oberfläche gekippt sein. Beispielsweise kann die Oberfläche in Richtung einer der <11–20> Kristallrichtungen gekippt sein.The surface can therefore at an angle of 2 ° to 6 ° relative to the (0001) - or the (000 1 )-Surface be tilted. For example, the surface may be tilted in the direction of one of the <11-20> crystal directions.

Im einem einkristallinen Siliziumkarbid-Kristall wird jedes Atom von 4 Atomen des jeweils anderen Elementes umgeben, so dass eine tetraedrische Struktur entstehen kann. Siliziumkarbid (SiC) weist eine Polytypie auf, d. h. es existiert in verschiedenen Kristallstrukturen. Bei allen bisher bekannten Polytypen von Siliziumkarbid ist jedes Silizium-Atom durch Atombindung mit 4 Kohlenstoff-Atomen verknüpft und umgekehrt.In a monocrystalline silicon carbide crystal, each atom is surrounded by 4 atoms of the other element, so that a tetrahedral structure can be formed. Silicon carbide (SiC) has a polytype, i. H. it exists in different crystal structures. In all previously known polytypes of silicon carbide, each silicon atom is linked by atomic bonding with 4 carbon atoms and vice versa.

Die sogenannte kubische Phase β-SiC mit einer Schichtfolge ABC – deshalb auch 3C (cubic) genannt – kristallisiert in einer Zinkblende-Struktur. Andere Polytypen des Siliziumkarbid besitzen eine hexagonale oder rhomboedrische Struktur, beispielsweise 15R(rhomboedrisch)-Siliziumkarbid, 21R-Siliziumkarbid etc. Für die Herstellung von Siliziumkarbid-Bauelementen finden häufig die Polytypen 4H(hexagonal)-Siliziumkarbid mit der Schichtenfolge ABCB, 6H(hexagonal)-Siliziumkarbid mit der Schichtenfolge ABCACB, sowie die oben erwähnten 3C- und die 15R-Modifikation Anwendung. Bei der Kristallmodifikation des 4H-Siliziumkarbid wechselt sich die kubische mit der hexagonalen Stapelform ab, und bei der Kristallmodifikation 6H-Siliziumkarbid folgt nach jeweils zwei kubisch gestapelten Schichten eine mit hexagonaler Stapelform. Weitere bekannte Modifikationen des Siliziumkarbids sind beispielsweise 2H, 8H und 9R.The so-called cubic phase β-SiC with a layer sequence ABC - hence also called 3C (cubic) - crystallizes in a zincblende structure. Other polytypes of the silicon carbide have a hexagonal or rhombohedral structure, for example 15R (rhombohedral) silicon carbide, 21R silicon carbide, etc. For the production of silicon carbide components, the polytypes 4H (hexagonal) silicon carbide with the layer sequence ABCB, 6H (hexagonal) are frequently used. Silicon carbide with the layer sequence ABCACB, as well as the above-mentioned 3C and 15R modification application. In the crystal modification of the 4H silicon carbide, the cubic changes with the hexagonal stack shape, and the crystal modification 6H silicon carbide is followed by a hexagonal stack shape after every two cubic stacked layers. Other known modifications of the silicon carbide are, for example, 2H, 8H and 9R.

Gemäß einiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung kann also beispielsweise ein 4H-Siliziumkarbid-Substrat oder ein 6H-Siliziumkarbid-Substrat bereitgestellt werden, wobei das Siliziumkarbid-Substrat eine Fehlorientierung seiner (0001)- oder der (0001)-Oberfläche von 2° bis 6°, von 3° bis 5° oder beispielsweise von 4° aufweist. Die Fehlorientierung kann z. B. bezüglich der Kristallrichtung <1010> oder <11–20> ausgeprägt sein.Thus, for example, in accordance with some embodiments of the present invention, a 4H silicon carbide substrate or a 6H silicon carbide substrate may be provided wherein the silicon carbide substrate has a misorientation of its (0001) or (000 1 )-Surface from 2 ° to 6 °, from 3 ° to 5 ° or for example from 4 °. The misorientation can z. B. with respect to the crystal direction <10 1 0> or <11- 2 0> Be pronounced.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine Fehlorientierung beispielsweise 4° gegenüber der <11–20>-Richtung des Siliziumkarbidsubstrates betragen. Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist, falls die (0001)-Oberfläche eingesetzt wird, diese Oberfläche mit Silizium-Atomen terminiert. Bei Nutzung der Rückseite, also der (0001)-Oberfläche, ist diese durch Kohlenstoff-Atome terminiert.For example, according to an embodiment of the present invention, misorientation may be 4 ° to the <11-20> direction of the silicon carbide substrate. According to embodiments of the present invention, if the (0001) surface is used, this surface is terminated with silicon atoms. When using the back, so the (000 1 )-Surface, this is terminated by carbon atoms.

Basalflächenversetzungen können in der sogenannten c-Ebene des SiC-Kristalls, die durch die Stapelrichtung (c-Achse) gegeben ist, angeordnet sein. Wenn solche Basalflächenversetzungen, die in der Basalebene (c-Ebene) liegen, die Oberfläche eines Siliziumkarbid-Substrates schneiden, so kann an diesen Stellen die Versetzung auf eine anschließende aufwachsende Epitaxieschicht übertragen werden. Dies soll nach Möglichkeit verhindert werden, da wie oben bereits erwähnt, diese Basalflächenversetzungen zu Stapelfehlern führen können und diese bei Strombelastung zu einer Degradation eines Siliziumkarbid-Bauelementes führen können. Neben den Basalflächenversetzungen finden sich in Siliziumkarbid-Einkristallen andere Kristalldefekte wie Stapelfehler, Mikroröhren, Schraubenversetzungen, Polytypeinschlüsse, sowie andere aus der Kristallographie bekannte Kristalldefekte bzw. Störungen.Basal plane dislocations may be located in the so-called c-plane of the SiC crystal given by the stacking direction (c-axis). If such basal plane dislocations lying in the basal plane (c-plane) intersect the surface of a silicon carbide substrate, then the dislocation may be transferred to a subsequent epitaxial growth layer at these sites. This should be prevented as far as possible, since, as already mentioned above, these basal surface dislocations can lead to stacking faults and these can lead to a degradation of a silicon carbide component at current load. In addition to the basal surface dislocations, silicon carbide single crystals contain other crystal defects such as stacking faults, microtubes, screw dislocations, Polytype inclusions, as well as other crystal defects known from crystallography or disorders.

Das Abscheiden 110 einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem einkristallinen Siliziumkarbid-Substrat kann aus der Gasphase mit einem Kohlenstoff/Siliziumverhältnis von 0,6 bis 1 und einer Wachstumsrate von 5 μm/h bis 30 μm/h durchgeführt werden.The separation 110 A silicon carbide epitaxial layer on a single crystal silicon carbide substrate may be made of the gas phase having a carbon / silicon ratio of 0.6 to 1 and a growth rate of 5 μm / h to 30 μm / h.

Die chemische Gasphasenabscheidungs (chemical vapor deposition(CVD))-Technik kann dazu verwendet werden, die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht abzuscheiden. Die chemische Gasphasenabscheidung kann dabei in einer CVD-Reaktionskammer durchgeführt werden. Dabei wird an der erhitzten Oberfläche eines Substrates in der Reaktionskammer, also z. B. des Siliziumkarbid-Substrates aufgrund einer chemischen Reaktion aus der Gasphase die epitaktische Siliziumkarbidschicht abgeschieden bzw. aufgewachsen. Beispielsweise können als Ausgangsstoffe bzw. Precursor-Stoffe für die Abscheidung der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht chlorhaltige Carbonsilane mit der chemischen Grundformel CnH2n+1SinCl2n+1 verwendet werden.The chemical vapor deposition (CVD) technique can be used to deposit the silicon carbide epitaxial layer. The chemical vapor deposition can be carried out in a CVD reaction chamber. It is at the heated surface of a substrate in the reaction chamber, ie z. B. the silicon carbide substrate due to a chemical reaction from the gas phase, the epitaxial silicon carbide deposited or grown. For example, chlorine-containing carbon silanes with the basic chemical formula C n H 2n + 1 Si n Cl 2n + 1 can be used as starting materials or precursor substances for the deposition of the silicon carbide epitaxial layer.

In Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können beispielsweise auch Propan (C3H8) und Silan (SiH4) als Ausgangsstoffe für das Abscheiden von Siliziumkarbid-Epitaxieschichten mittels CVD-Technik verwendet werden. Allgemein ist auch die Verwendung von Silanen mit der Summemformel SinH2n+2 denkbar. Bei einer für die Epitaxieabscheidung wichtigen Temperatur können sich dann in der CVD-Kammer das Silan und das Propan zersetzen und sich die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf dem einkristallinen Siliziumkarbid-Substrat ausbilden bzw. abscheiden.For example, in embodiments of the present invention, propane (C 3 H 8 ) and silane (SiH 4 ) may also be used as starting materials for depositing silicon carbide epitaxial layers by CVD technique. In general, the use of silanes with the sum formula Si n H 2n + 2 is conceivable. At a temperature which is important for the epitaxial deposition, the silane and the propane can then decompose in the CVD chamber and the silicon carbide epitaxial layer form or deposit on the monocrystalline silicon carbide substrate.

Die Qualität der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht und damit beispielsweise auch die Basalflächenversetzungsdichte hängt neben der genauen Fehlorientierung des Siliziumkarbid-Substrates auch von den genauen Prozessparametern bzw. den Prozessparameterbereichen und den entsprechenden Einstellungen für das Abscheiden der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf dem Siliziumkarbid-Substrat ab.The quality of the silicon carbide epitaxial layer and thus, for example, the basal plane dislocation density depends not only on the exact misorientation of the silicon carbide substrate but also on the exact process parameters or process parameter ranges and the corresponding settings for the deposition of the silicon carbide epitaxial layer on the silicon carbide substrate.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nun eine sehr geringe Basalflächenversetzungsdichte durch die Verwendung eines Siliziumkarbid-Substrates mit einer Fehlorientierung von 2° bis 6° und durch das Anwenden von optimierten Epitaxieprozessparametern bzw. Prozessparameterbereichen für die epitaktische Schichtabscheidung erreicht werden.According to the method of the invention, a very low basal area dislocation density can now be achieved by using a silicon carbide substrate with a misalignment of 2 ° to 6 ° and by applying optimized epitaxial process parameters or epitaxial layer deposition process parameter areas.

Gemäß einiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung kann nun aus der Gasphase die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht beispielsweise mittels CVD-Verfahren mit einem Kohlestoff/Siliziumverhältnis von 0,6 bis 1, von 0,7 bis 0,8, oder z. B. von 0,75 abgeschieden werden. Die Wachstumsrate kann dabei 5 μm/h bis 30 μm/h, 6 μm/h bis 10 μm/h, oder z. B. 7 μm/h betragen. Ausgangsstoffe für die Siliziumkarbid-Epitaxie können beispielsweise Silan und Propan sein. In Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann das Abscheiden 110 der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aus der Gasphase bei einer Temperatur von 1550°C bis 1650°C oder bei einer Temperatur von 1580°C bis 1620°, also z. B. bei 1600°C erfolgen. In weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann das Abscheiden 110 ferner bei einem Druck von 50 hPa bis 200 hPa, von 100 hPA bis 150 hPA, oder z. B. bei 125 hPA erfolgen. Der Gasgesamtfluss kann dabei 40 l/min bis 70 l/min, 50 l/min bis 65 l/min, also z. B. 60 l/min betragen.According to some embodiments of the present invention can now from the gas phase, the silicon carbide epitaxial layer, for example by means of CVD method with a carbon / silicon ratio of 0.6 to 1, from 0.7 to 0.8, or z. B. of 0.75 can be deposited. The growth rate can be 5 .mu.m / h to 30 .mu.m / h, 6 .mu.m / h to 10 .mu.m / h, or z. B. 7 microns / h. Starting materials for the silicon carbide epitaxy may be, for example, silane and propane. In embodiments of the present invention, the deposition 110 the silicon carbide epitaxial layer from the gas phase at a temperature of 1550 ° C to 1650 ° C or at a temperature of 1580 ° C to 1620 °, ie z. B. at 1600 ° C. In further embodiments of the present invention, the deposition 110 further at a pressure of 50 hPa to 200 hPa, from 100 hPA to 150 hPA, or z. B. at 125 hPA. The total gas flow can be 40 l / min to 70 l / min, 50 l / min to 65 l / min, ie z. B. 60 l / min.

In einigen Ausführungsbeispielen zum Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf ein Siliziumkarbid-Substrat kann durch das Bereitstellen 100 eines einkristallinen Siliziumkarbid-Substrates mit einer Fehlerorientierung der (0001)-Oberfläche oder der (0001)-Oberfläche des Siliziumkarbid-Substrates von 2° bis 6° und durch das Abscheiden 110 der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht eine Basalflächenversetzungsdichte von weniger als 50 cm–2 oder weniger als 10 cm–2 erhalten werden. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann durch das oben beschriebene Verfahren auch eine Basalflächenversetzungsdichte in der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht von weniger als 3 cm–2 erreicht werden.In some embodiments, the method of forming a silicon carbide epitaxial layer on a silicon carbide substrate may be accomplished by providing 100 a monocrystalline silicon carbide substrate having a defect orientation of the (0001) surface or the (000 1 )-Surface of the silicon carbide substrate from 2 ° to 6 ° and by the deposition 110 the silicon carbide epitaxial layer has a basal area dislocation density of less than 50 cm -2 or less than 10 cm -2 . According to some embodiments, the method described above can also achieve a basal area dislocation density in the silicon carbide epitaxial layer of less than 3 cm -2 .

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise ein Siliziumkarbid-Substrat verwendet werden, das eine p- oder n-Leitung aufweist und eine dementsprechende Dotierung. Für eine p-Leitung kann das Siliziumkarbid-Substrat bzw. die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht die typischen Dotieratome Bor (B), Aluminium (Al) oder Indium (In) aufweisen. Für die n-Leitung kann das Siliziumkarbid, also das Substrat und die Epitaxieschichten beispielsweise mit Phosphor (P), Arsen (As), Antimon (Sb) oder Stickstoff (N) dotiert sein. Denkbar ist natürlich auch die Dotierung mit anderen Atomen oder Ionen, um eine entsprechende p- oder n-Leitung zu erzeugen. Für das Dotieren der Siliziumkarbid-Epitaxieschichten und des Siliziumkarbid-Substrates können die in der Halbleitertechnik gängigen Methoden, wie z. B. Einsatz von gasförmigen Precusoren während der Sublimationszüchtung des Kristalls oder des Epitaxieprozesses, Diffusion, Ionenimplantation eingesetzt werden.In the method according to the invention, it is possible, for example, to use a silicon carbide substrate which has a p or n line and a corresponding doping. For a p-type line, the silicon carbide substrate or the silicon carbide epitaxial layer may have the typical doping atoms boron (B), aluminum (Al) or indium (In). For the n-type conductivity, the silicon carbide, that is to say the substrate and the epitaxial layers, can be doped, for example, with phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb) or nitrogen (N). Of course it is also conceivable doping with other atoms or ions to produce a corresponding p or n-line. For doping the silicon carbide epitaxial layers and the silicon carbide substrate common in semiconductor technology methods such. B. use of gaseous precursors during the sublimation of the crystal or the epitaxy process, diffusion, ion implantation can be used.

Bei der Siliziumkarbid-Substratschicht kann es sich um eine n- oder p-halbleitende bzw. leitfähige Schicht handeln. Das Abscheiden 110 kann nun gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung so durchgeführt werden, dass die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht ebenfalls leitfähig bzw. halbleitende Eigenschaften aufweist. Auf diese erste leitfähige bzw. halbleitende Siliziumkarbid-Epitaxieschicht kann nun gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine zweite leitfähige Siliziumkarbid-Epitaxieschicht abgeschieden werden. Das Abscheiden kann so durchgeführt werden, dass die zweite Siliziumkarbid-Epitaxieschicht eine unterschiedliche Dotierungsdichte gegenüber der (ersten) Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aufweist. D. h., die Leitfähigkeit bzw. die Dotierungsdichte in der ersten und der zweiten leitfähigen bzw. halbleitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht kann unterschiedlich sein. Beispielsweise kann also eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht eine n+-Dotierung aufweisen und die zweite Siliziumkarbid-Epitaxieschicht eine n-Dotierung.The silicon carbide substrate layer may be an n-type or p-type semiconductive or conductive layer. The separation 110 can now be carried out according to an embodiment of the present invention so that the silicon carbide epitaxial layer is also conductive or has semiconducting properties. A second conductive silicon carbide epitaxial layer can now be deposited onto this first conductive or semiconducting silicon carbide epitaxial layer in accordance with a further exemplary embodiment of the present invention. The deposition may be performed such that the second silicon carbide epitaxial layer has a different doping density from the (first) silicon carbide epitaxial layer. That is, the conductivity or doping density in the first and second silicon carbide epitaxial layers may be different. Thus, for example, a silicon carbide epitaxial layer may have an n + doping and the second silicon carbide epitaxial layer an n - doping.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Abscheiden 110 so durchgeführt werden, dass eine zweite leitfähige Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf die erste leitfähige Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aufgewachsen wird, wobei die zweite leitfähige Siliziumkarbid-Epitaxieschicht einen Leitungstyp aufweist, der einen zu der ersten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht entgegengesetzten Leitungstyp aufweist. In anderen Worten kann also beispielsweise die erste Siliziumkarbid-Epitaxieschicht p-Leitung aufweisen und die zweite Siliziumkarbid-Epitaxieschicht n-Leitung, oder umgekehrt. Es kann also ein pn-Übergang bzw. eine pn-Übergangszone zwischen den beiden Siliziumkarbid-Epitaxieschichten ausgebildet werden.According to another embodiment of the present invention, the deposition 110 may be performed such that a second silicon carbide epitaxial growth layer is grown on the first silicon carbide epitaxial growth layer, the second silicon carbide epitaxial growth layer having a conductivity type having a conductivity type opposite to the first silicon carbide epitaxial layer. In other words, therefore, for example, the first silicon carbide epitaxial layer can have p-type conduction and the second silicon carbide epitaxial layer can have n-type conduction, or vice versa. It is thus possible to form a pn junction or a pn junction zone between the two silicon carbide epitaxial layers.

In einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist es nicht nötig den Wafer bzw. das Siliziumkarbid-Substrat in geschmolzenes Kaliumhydroxid zu tauchen. Es braucht auch keine Zwischenepitaxieschicht erzeugt werden, die dann mittels chemisch-mechanischer Polierung (CMP) rückpoliert wird, um eine Oberfläche in sogenannter „epi-ready”-Qualität zu erzielen.In some embodiments of the present invention, it is not necessary to immerse the wafer or silicon carbide substrate in molten potassium hydroxide. Also, no intermediate epitaxial layer needs to be produced, which is then polished back by chemical mechanical polishing (CMP) to achieve a surface in so-called "epi-ready" quality.

In einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann das Bereitstellen 100 so durchgeführt werden, dass unmittelbar ein epitaxiefähiges („epi-ready”), einkristallines Siliziumkarbid-Substrat bereitgestellt wird und darauf das Abscheiden der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht mit den oben genannten Epitaxieprozessparametern ohne Zwischenschritte durchgeführt wird. Gemäß einiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung kann durch die Verwendung eines Siliziumkarbid-Substrates mit einer Fehlorientierung der (0001)-Oberfläche bzw. der (0001)-Oberfläche von 2° bis 6° eine Verringerung der Basalflächenversetzungsdichte um ca. zwei Größenordnungen erreicht werden. Beispielsweise kann also bei einer typischen Basalflächenversetzungsdichte von 10000 pro cm2 im Wafer eine Reduzierung auf 100 pro cm2 erreicht werden. Für die Epitaxie kann die Fehlorientierung des Siliziumkarbid-Substrates von 8° auf 4° verringert werden. Bei der Verwendung von 8°-fehlorientierten Siliziumkarbid-Wafern wird die Basalflächenversetzungsdichte in der Epitaxieschicht um ca. eine Größenordnung verringert. Verwendet man dagegen 4°-fehlorientierte Wafer verringert sie sich um ca. zwei Größenordnungen. Die Fehlorientierung des Substrates kann in Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung also z. B. 4° betragen.In some embodiments of the present invention, the providing 100 be carried out such that an epitaxial ready ("epi-ready"), single-crystal silicon carbide substrate is immediately provided and then the deposition of the silicon carbide epitaxial layer is performed with the epitaxy process parameters mentioned above without intermediate steps. According to some embodiments of the present invention, by using a silicon carbide substrate having a misorientation of the (0001) surface (000 1 )-Surface from 2 ° to 6 °, a reduction of the basal plane dislocation density by about two orders of magnitude can be achieved. For example, at a typical basal plane dislocation density of 10,000 per cm 2 in the wafer, a reduction to 100 per cm 2 can be achieved. For epitaxy, the misorientation of the silicon carbide substrate can be reduced from 8 ° to 4 °. Using 8 ° misoriented silicon carbide wafers, the basal plane dislocation density in the epitaxial layer is reduced by about an order of magnitude. On the other hand, if 4 ° defect-oriented wafers are used, they are reduced by about two orders of magnitude. The misorientation of the substrate can thus in embodiments of the present invention, for. B. 4 °.

Ferner kann durch die Anpassung der verfügbaren Epitaxieprozessparameter eine erzeugte Siliziumkarbid-Epitaxieschicht, die beispielsweise in einem Siliziumkarbid-Bauelement als aktive Schicht dienen kann, wenige oder keine Basalflächenversetzungen aufweisen. Beispielsweise kann in einem Ausführungsbeispiel das Abscheiden der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht bzw. das Abscheiden von Epitaxieschichtfolgen aus Siliziumkarbid so durchgeführt werden, dass das Kohlenstoff/Silizium(C/Si)-Verhältnis in der Gasphase 0,75 beträgt und die Wachstumsrate 7 μm/h. Das Schichtwachstum der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht kann beispielsweise bei einer Temperatur von 1600°C und bei einem Druck von 125 hPa bei einem Gasgesamtfluss von 60 l/min durchgeführt werden. Gemäß einiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung kann dann eine Basalflächenversetzungsdichte von weniger als 3 cm–2 in der Epitaxieschicht erzielt werden. Die Basalflächenversetzungsdichte in der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht ist dann vergleichbar oder geringer als die von Substraten, die vor der Epitaxie mit Kaliumhydroxid geätzt wurden und bei denen, nach dem Abscheiden und dem Rückpolieren einer Zwischenschicht, die eigentliche Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aufgebracht wurde.Further, by adjusting the available epitaxial process parameters, a generated silicon carbide epitaxial layer, which may serve as an active layer in, for example, a silicon carbide device, may have few or no basal plane dislocations. For example, in one embodiment, the deposition of the silicon carbide epitaxial layer or deposition of silicon carbide epitaxial layer sequences may be performed such that the carbon / silicon (C / Si) ratio in the gas phase is 0.75 and the growth rate is 7 μm / h. The layer growth of the silicon carbide epitaxial layer can be carried out, for example, at a temperature of 1600 ° C. and at a pressure of 125 hPa with a total gas flow of 60 l / min. In accordance with some embodiments of the present invention, a basal plane dislocation density of less than 3 cm -2 can then be achieved in the epitaxial layer. The basal area dislocation density in the silicon carbide epitaxial layer is then comparable to or less than that of substrates etched with potassium hydroxide prior to epitaxial growth and where, after depositing and repolishing an interlayer, the actual silicon carbide epitaxial layer has been deposited.

In 2 ist ein Flussdiagramm zum Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Bauelementes mit einer leitfähigen Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem einkristallinen Siliziumkarbid-Substrat gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Verfahren weist einen Schritt des Bereitstellens 100, eines einkristallinen Siliziumkarbid-Substrates mit einer Fehlorientierung der (0001)- oder der (0001)-Oberfläche von 2° bis 6° auf. Ferner weist das Verfahren ein Abscheiden 110a einer n-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aus der Gasphase, mit einem Kohlenstoff/Siliziumverhältnis von 0,6 bis 1 und einer Wachstumsrate von 5 μm/h bis 30 μm/h auf. In einem weiteren Schritt weist das Verfahren ein Abscheiden 110b einer p-leitenden zweiten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf der n-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aus der Gasphase, mit einem Kohlenstoff/Siliziumverhältnis von 0,6 bis 1 und einer Wachstumsrate von 5 μm/h bis 30 μm/h auf. Zwischen der p-leitenden und der n-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht kann sich also eine pn-Übergangszone ausbilden.In 2 FIG. 4 is a flowchart of the method for manufacturing a silicon carbide device having a conductive silicon carbide epitaxial layer on a single crystal silicon carbide substrate according to another embodiment of the present invention. The method has a step of providing 100 , a monocrystalline silicon carbide substrate with a misorientation of the (0001) - or (000 1 )-Surface from 2 ° to 6 °. Furthermore, the method has a deposition 110a an n-type silicon carbide epitaxial layer from the gas phase, with a carbon / silicon ratio of 0.6 to 1 and a growth rate of 5 .mu.m / h to 30 .mu.m / h on. In a further step, the method has a deposition 110b a p-type second silicon carbide epitaxial layer on the n-type silicon carbide epitaxial layer from the gas phase, with a carbon / silicon ratio of 0.6 to 1 and a growth rate of 5 .mu.m / h to 30 .mu.m / h. Thus, a pn junction zone can form between the p-type and the n-type silicon carbide epitaxial layer.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Abscheiden 110a so durchgeführt werden, dass eine p-leitende Siliziumkarbid-Epitaxieschicht ausgebildet wird, und das Abscheiden 110b kann so durchgeführt werden, dass eine zweite n-leitende Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf der dann p-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht ausgebildet wird. In a further embodiment of the present invention, the deposition 110a be performed so that a p-type silicon carbide epitaxial layer is formed, and the deposition 110b can be performed so that a second n-type silicon carbide epitaxial layer is formed on the then p-type silicon carbide epitaxial layer.

Das Bereitstellen 100 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel so durchgeführt werden, dass das einkristalline Siliziumkarbid-Substrat eine Fehlorientierung in Richtung <11–20> aufweist. Das Bereitstellen 100 kann gemäß einiger Ausführungsbeispiele so durchgeführt werden, dass das Siliziumkarbid-Substrat ein epitaxiefähiges („epi-ready”) Siliziumkarbid-Substrat ist. Das Abscheiden 110a, 110b der n- bzw. p-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschichten kann jeweils bei einer Temperatur von 1550°C bis 1650°C, einem Druck von 50 hPa bis 200 hPa und einem Gasgesamtfluss von 5 l/min bis 70 l/min durchgeführt werden. Bei dem Siliziumkarbid-Substrat, das in dem Schritt des Bereitstellens 100 zum Aufbringen der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht verwendet wird, kann es sich um ein n-leitendes Siliziumkarbid-Substrat, aber auch um ein p-leitendes Siliziumkarbid-Substrat handeln. In anderen Ausführungsbeispielen kann es sich bei dem Siliziumkarbid-Substrat auch um ein isolierendes oder semi-isolierendes Substrat handeln.Deploying 100 According to one embodiment, it may be carried out such that the monocrystalline silicon carbide substrate has a misorientation in the direction <11-20>. Deploying 100 For example, according to some embodiments, the silicon carbide substrate may be an epitaxial ("epi-ready") silicon carbide substrate. The separation 110a . 110b The n- or p-type silicon carbide epitaxial layers can each be carried out at a temperature of 1550 ° C to 1650 ° C, a pressure of 50 hPa to 200 hPa and a total gas flow of 5 l / min to 70 l / min. In the silicon carbide substrate used in the step of providing 100 used to deposit the silicon carbide epitaxial layer may be an n-type silicon carbide substrate, but may also be a p-type silicon carbide substrate. In other embodiments, the silicon carbide substrate may also be an insulating or semi-insulating substrate.

Zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Bauelementes, wie z. B. einer PN-Diode, einer Schottky-Diode, einer PiN-Diode, eines Insulated-Gate-Bipolartransistors (IGBT) oder eines Feldeffekttransistors (Field Effect Transistor (FET)), kann es ferner nötig sein, ein Abscheiden 120 eines leitfähigen Kontaktes an einer Oberfläche der p- bzw. n-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht bzw. des Substrates durchzuführen. Das Abscheiden 120 eines leitfähigen Kontaktes kann beispielsweise so durchgeführt werden, dass ein Metall wie z. B. Aluminium (Al), Nickel (Ni), Titan (Ti), Platin (Pt), Gold (Au), Silber (Ag) oder eine Legierung dieser Metalle auf einen Kontaktbereich des SiC aufgebracht wird. Denkbar ist auch das Abscheiden von leitfähigem Polysilizium oder anderer leitfähiger Kontaktmaterialien. Dazu können die in der Halbleitertechnik gängigen Verfahren verwendet werden, wie z. B. Sputtern, Aufdampfen, sowie chemische (CVD) bzw. alle anderen physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren (PVD). Nach dem Aufbringen des Kontaktes kann ferner ein Temperschritt erfolgen.For producing a silicon carbide component, such as. For example, a PN diode, a Schottky diode, a PiN diode, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a field effect transistor (FET), it may also be necessary, a deposition 120 conduct a conductive contact on a surface of the p- or n-type silicon carbide epitaxial layer or the substrate. The separation 120 a conductive contact, for example, be carried out so that a metal such. As aluminum (Al), nickel (Ni), titanium (Ti), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag) or an alloy of these metals is applied to a contact region of the SiC. Also conceivable is the deposition of conductive polysilicon or other conductive contact materials. For this purpose, the common in semiconductor technology methods can be used, such. Sputtering, vapor deposition, as well as chemical (CVD) or any other physical vapor deposition (PVD) process. After the application of the contact, a tempering step can furthermore take place.

Durch das oben beschriebene Verfahren können sowohl bipolare Siliziumkarbid-Bauelemente als auch unipolare Siliziumkarbid-Bauelemente hergestellt werden. Das Verfahren kann beispielsweise dazu eingesetzt werden, um Siliziumkarbid PiN-Dioden, PN-Dioden, Schottky-Dioden, Insulated Gate Bipolartransistoren (IGBT), Bipolar-Transistoren oder einen (Junction-)Feldeffekttransistor (JFET) herzustellen. Bei den Feldeffekttransistoren kann es sich beispielsweise um einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor handeln (MOSFET) oder um einen Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MESFET). Es kann sich bei dem Siliziumkarbid-Bauelement um ein Leistungsbauelement für Leistungsanwendungen handeln, wie z. B. eine Siliziumkarbid PiN-Diode mit einer Sperrspannung von beispielsweise mehr als 3 kV.By the method described above, both bipolar silicon carbide devices and unipolar silicon carbide devices can be manufactured. For example, the method can be used to fabricate silicon carbide PiN diodes, PN diodes, Schottky diodes, insulated gate bipolar transistors (IGBT), bipolar transistors, or a junction field effect transistor (JFET). The field effect transistors may be, for example, a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) or a metal-semiconductor field effect transistor (MESFET). The silicon carbide device may be a power device for power applications, such as power devices. B. a silicon carbide PiN diode with a reverse voltage of, for example, more than 3 kV.

Durch den Einsatz von Siliziumkarbid-Epitaxieschichten, die gemäß einiger Ausführungsbeispiele nach den oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurden, können z. B. bipolare Siliziumkarbid-Bauelemente kostengünstiger, schneller und mit einer höheren Zuverlässigkeit hergestellt werden. Durch die, durch das obige Verfahren ermöglichte Erzeugung von Siliziumkarbid-Epitaxieschichten mit einer geringen Basalflächenversetzungsdichte kann die Stabilität, beispielsweise der SiC-PiN-Dioden, unter Strombelastung erhöht werden und eine frühzeitige Degradation der Bauelemente verhindert bzw. verzögert werden.Through the use of silicon carbide epitaxial layers, which were prepared according to some embodiments of the method described above, z. B. bipolar silicon carbide components are cheaper, faster and made with a higher reliability. By the production of silicon carbide epitaxial layers having a small basal area dislocation density enabled by the above method, the stability, for example, the SiC-PiN diodes, can be increased under current load and early degradation of the devices can be prevented.

Das Abscheiden 120 eines leitfähigen Kontaktes an einer Oberfläche des Siliziumkarbid-Substrates bzw. der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht kann so durchgeführt werden, dass sich ein sperrender Schottky-Kontakt ausbildet oder ein Ohmscher Kontakt. Je nach Dotierung und Bandabstand des SiC kann dazu in bekannter Weise beispielsweise Ti, Ni, Al, Pt, andere Metalle oder Legierungen dieser Metalle verwendet werden.The separation 120 Conductive contact on a surface of the silicon carbide substrate or the silicon carbide epitaxial layer can be carried out in such a way that forms a blocking Schottky contact or an ohmic contact. Depending on the doping and band gap of the SiC, titanium, Ni, Al, Pt, other metals or alloys of these metals can be used in a known manner, for example.

3a zeigt den schematischen Querschnitt eines Siliziumkarbid-Bauelementes 1 mit einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5, wobei die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht eine Basalflächenversetzungsdichte kleiner 10 cm–2 aufweist und die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem einkristallinen Siliziumkarbid-Substrat 10 angeordnet ist. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 weist eine Fehlorientierung der (0001)-Oberfläche oder der (0001)-Oberfläche von 2° bis 6° auf. Die Fehlorientierung der Oberfläche von 2° bis 6° kann beispielsweise 4° betragen und in Richtung <11–20> gegeben sein. In einigen Ausführungsbeispielen kann die c-Achse zur Waferoberfläche um beispielsweise 2° bis 6° verkippt sein. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Siliziumkarbid-Bauelement 1 (siehe 3a) so ausgebildet sein, dass die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5 unmittelbar auf dem einkristallinen Siliziumkarbid-Substrat 10 angeordnet ist. D. h. in diesem Ausführungsbeispiel existiert keine Epitaxiezwischenschicht zwischen dem Siliziumkarbid-Substrat 10 und der eigentlichen aktiven Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5, wie es beispielsweise bei einer Herstellung des Bauelementes nach dem oben erwähnten US-Patent nötig wäre. Das Siliziumkarbid-Bauelement 1 kann sich in diesem Ausführungsbeispiel also dadurch auszeichnen, dass die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5 direkt auf die „epi-ready” Siliziumkarbid-Substratschicht 10 aufgebracht ist. 3a shows the schematic cross section of a silicon carbide component 1 with a silicon carbide epitaxial layer 5 wherein the silicon carbide epitaxial layer has a basal area dislocation density of less than 10 cm -2 and the silicon carbide epitaxial layer on a single crystal silicon carbide substrate 10 is arranged. The silicon carbide substrate 10 indicates a misorientation of the (0001) surface or the (000 1 )-Surface from 2 ° to 6 °. The misorientation of the surface from 2 ° to 6 ° may be for example 4 ° and be given in the direction <11-20>. In some embodiments, the c-axis may be tilted to the wafer surface by, for example, 2 ° to 6 °. According to a further exemplary embodiment of the present invention, the silicon carbide component 1 (please refer 3a ) be formed so that the silicon carbide epitaxial layer 5 directly on the monocrystalline silicon carbide substrate 10 is arranged. Ie. In this embodiment, there is no epitaxial interlayer between the silicon carbide substrate 10 and the actual active silicon carbide epitaxial layer 5 as for example in a production of the device after the above mentioned US patent would be necessary. The silicon carbide component 1 Thus, in this exemplary embodiment, it can be distinguished by the fact that the silicon carbide epitaxial layer 5 directly onto the "epi-ready" silicon carbide substrate layer 10 is applied.

Wie in dem schematischen Querschnitt in 3b dargestellt ist, kann das Siliziumkarbid-Bauelement eine zweite Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 7 aufweisen, die auf der ersten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5 angeordnet ist und die einen, zu der ersten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5 entgegengesetzten Leitungstyp aufweist. Zwischen der ersten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5 und der zweiten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 7 kann sich also eine pn-Übergangszone ausbilden. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 kann beispielsweise eine hohe n+-Dotierung aufweisen, während die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5 eine geringere n-Dotierung aufweist und die zweite Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 7 eine p-Dotierung. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 und die zweite Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 7 können nun Kontakte aufweisen (nicht gezeigt in 3b), so dass eine PN-Diode aus Siliziumkarbid gegeben ist.As in the schematic cross-section in FIG 3b 1, the silicon carbide component may comprise a second silicon carbide epitaxial layer 7 on the first silicon carbide epitaxial layer 5 is arranged and the one, to the first silicon carbide epitaxial layer 5 having opposite conductivity type. Between the first silicon carbide epitaxial layer 5 and the second silicon carbide epitaxial layer 7 Thus, a pn transition zone can be formed. The silicon carbide substrate 10 For example, it may have a high n + doping while the silicon carbide epitaxial layer 5 has a lower n-type doping and the second silicon carbide epitaxial layer 7 a p-doping. The silicon carbide substrate 10 and the second silicon carbide epitaxial layer 7 may now have contacts (not shown in FIG 3b ), so that a PN diode is made of silicon carbide.

3c zeigt den schematischen Querschnitt einer PiN-Siliziumkarbid-Diode gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel weist die erste Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5 eine Zone 8 auf, die eine geringere Dotierung als der Rest der Schicht 5 bzw. eine intrinsische Dotierung aufweist, so dass sich eine PiN-Diode ausbildet. In diesem Ausführungsbeispiel sind auch schematisch die metallischen Kontakte 9a und 9b für die zweite Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 7 und das Siliziumkarbid-Substrat 10 dargestellt. Die intrinsische Region 8 der ersten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht kann in diesem Beispiel eine geringere oder keine n-Dotierung aufweisen als der restliche Teil 5a der ersten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5. Es kann sich also auch um ein intrinsisches SiC-Material handeln. 3c shows the schematic cross section of a PiN silicon carbide diode according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the first silicon carbide epitaxial layer 5 a zone 8th on, which has a lower doping than the rest of the layer 5 or has an intrinsic doping, so that a PiN diode is formed. In this embodiment are also schematically the metallic contacts 9a and 9b for the second silicon carbide epitaxial layer 7 and the silicon carbide substrate 10 shown. The intrinsic region 8th The first silicon carbide epitaxial layer in this example may have less or no n-doping than the remainder 5a the first silicon carbide epitaxial layer 5 , It may therefore also be an intrinsic SiC material.

In 3d ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die schematische Querschnittsdarstellung eines Siliziumkarbid-MOSFETs dargestellt. Dieses Siliziumkarbid-Bauelement 1 kann ein stark n-dotiertes SiC-Substrat 10 aufweisen. Das SiC-Substrat weist eine Fehlorientierung der (0001)-Oberfläche von 2° bis 6° auf. Auf diesem SiC-Substrat 10 kann eine schwach n-leitende Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5 angeordnet sein. Diese Siliziumkarbid-Epitaxieschicht besitzt eine Basalflächenversetzungsdichte von weniger als 10 cm–2. Darin angeordnet sind doppelt diffundierte p-leitende Wannen 12 mit stark n-leitenden Bereichen 14. Die stark n-leitenden Bereiche 14 dienen als Kontaktzonen für den Quell- bzw. Sourceanschluss 16. Eine isolierende Schicht 18, z. B. ein Gateoxid ist über den steuerbaren Kanal 20 des FET angeordnet. Darüber ist die Steuer- bzw. Gateelektrode 22 des FET angeordnet. Der Senk- bzw. Drainanschluss 24 ist auf dem SiC-Substrat 10 angebracht. Bei einem bipolaren SiC-Transistor wären bei einem entsprechenden Bauelementeaufbau die Anschlüsse dementsprechend als Kollektor-, Basis- und Emitteranschluss bezeichnet.In 3d is shown in accordance with another embodiment of the present invention, the schematic cross-sectional view of a silicon carbide MOSFETs. This silicon carbide device 1 may be a heavily n-doped SiC substrate 10 exhibit. The SiC substrate has a misorientation of the (0001) surface of 2 ° to 6 °. On this SiC substrate 10 may be a weakly n-type silicon carbide epitaxial layer 5 be arranged. This silicon carbide epitaxial layer has a basal plane dislocation density of less than 10 cm -2 . Arranged therein are double-diffused p-type wells 12 with heavily n-type regions 14 , The heavily n-type regions 14 serve as contact zones for the source or source connection 16 , An insulating layer 18 , z. B. a gate oxide is over the controllable channel 20 of the FET arranged. Above this is the control or gate electrode 22 of the FET arranged. The sink or drain connection 24 is on the SiC substrate 10 appropriate. In a SiC bipolar transistor, with a corresponding device configuration, the terminals would accordingly be referred to as collector, base and emitter terminals.

Der Anwendungsbereich solcher SiC-Bauelemente kann z. B. im Automotivbereich, in industriellen Anwendungen oder in der Luft- und Raumfahrttechnik liegen. Solche SiC-Bauelemente können für Schalter mit hoher Last eingesetzt werden.The scope of such SiC devices may, for. B. in the automotive sector, in industrial applications or in aerospace engineering. Such SiC devices can be used for high load switches.

In Ausführungsbeispielen zu dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf ein Siliziumkarbid-Substrat bzw. zu dem Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Bauelementes ist gezeigt, dass durch den Einsatz von beispielsweise 4° fehlorientierten Siliziumkarbid-Substraten und der Abscheidung einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht mit entsprechend optimierten Epitaxie-Prozessparametern auf dem SiC-Substrat mehrere bisher angewandte Technologieschritte, wie z. B. das Ätzen des Siliziumkarbid-Substrates mit Kaliumhydroxid, das anschließende Aufbringen einer Zwischen-Epitaxieschicht und das chemisch-mechanische Polieren, um eine epi-ready-Oberfläche zu erzeugen, entfallen können. Dabei kann eine Basalflächenversetzungsdichte von weniger als 10 cm–2 erzielt werden. Dies kann vorteilhafterweise zu einer erheblichen Kosten- und Zeitersparnis für die Herstellung von Siliziumkarbid-Epitaxieschichten auf einem Siliziumkarbid-Substrat und entsprechenden Siliziumkarbid-Bauelementen führen. Beispielsweise können bei der Fertigung von PiN-Dioden die Herstellungsschritte der externen Vorbehandlung des Wafers (Ätzen), die Epitaxie einer Zwischenschicht und das Rückpolieren der Epitaxieschicht um eine „epi-ready” Oberfläche zu erhalten, eingespart werden.In exemplary embodiments of the method for producing a silicon carbide epitaxial layer on a silicon carbide substrate or on the method for producing a silicon carbide component, it is shown that the use of, for example, 4 ° misoriented silicon carbide substrates and the deposition of a silicon carbide epitaxial layer According to optimized epitaxy process parameters on the SiC substrate several previously used technology steps, such. Example, the etching of the silicon carbide substrate with potassium hydroxide, the subsequent application of an intermediate epitaxial layer and the chemical mechanical polishing to produce an epi-ready surface can be omitted. In this case, a basal area dislocation density of less than 10 cm -2 can be achieved. This can advantageously lead to considerable cost and time savings for the production of silicon carbide epitaxial layers on a silicon carbide substrate and corresponding silicon carbide components. For example, in the fabrication of PiN diodes, the fabrication steps of external pretreatment of the wafer (etching), epitaxial growth of an interlayer, and back polishing of the epitaxial layer to obtain an "epi-ready" surface can be saved.

Durch die Verwendung von 4° fehlorientierten Siliziumkarbid-Substrat-Wafern kann die Basalflächenversetzungsdichte um zwei Größenordnung reduziert werden, wohingegen dies bei einer Fehlorientierung der Substrate von 8° nur um ca. eine Größenordnung erfolgt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die Siliziumkarbid-Epitaxie-Prozessparameter zum Aufbringen einer Epitaxieschicht auf dem Siliziumkarbid-Substrat so angepasst werden, dass die erzeugten aktiven Siliziumkarbid-Schichten oder die Schichtfolgen wenige oder keine Basalflächenversetzungen beinhalten. Siliziumkarbid-Bauelemente, welche durch das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung von Siliziumkarbid-Epitaxieschichten hergestellt werden, können beispielsweise Basalflächenversetzungsdichten von weniger als 10 cm–2 oder auch weniger als 3 cm–2 aufweisen.By using 4 ° misoriented silicon carbide substrate wafers, the basal plane dislocation density can be reduced by two orders of magnitude, whereas with a misorientation of the substrates of 8 ° this is only about an order of magnitude. According to an embodiment of the present invention, the silicon carbide epitaxial process parameters for depositing an epitaxial layer on the silicon carbide substrate may be adjusted so that the silicon carbide active layers or layer sequences produced involve little or no basal area dislocations. Silicon carbide devices manufactured by the above-described method of producing silicon carbide epitaxial layers may have, for example, basal plane dislocation densities of less than 10 cm -2 or even less than 3 cm -2 .

Claims (29)

Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem Siliziumkarbid-Substrat mit folgenden Schritten: Bereitstellen (100) eines einkristallinen Siliziumkarbid-Substrates mit einer Fehlorientierung der (0001)- oder der (0001)-Oberfläche des Siliziumkarbid-Substrates von 2° bis 6°; und Abscheiden (110) einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aus der Gasphase mit einem Kohlenstoff/Siliziumverhältnis von 0,6 bis 1 und einer Wachstumsrate von 5 μm/h bis 30 μm/h, wobei das Abscheiden (110) bei einer Temperatur von 1550°C bis 1650°C, bei einem Druck von 50 hPA bis 200 hPA und bei einem Gasgesamtfluss von 40 l/min bis 70 l/min durchgeführt wird.Method for producing a silicon carbide epitaxial layer on a silicon carbide substrate, comprising the following steps: 100 ) of a monocrystalline silicon carbide substrate with a misorientation of the (0001) - or (000 1 )-Surface the silicon carbide substrate from 2 ° to 6 °; and deposition ( 110 ) of a gas phase silicon carbide epitaxial layer having a carbon / silicon ratio of 0.6 to 1 and a growth rate of 5 μm / h to 30 μm / h, wherein the deposition ( 110 ) at a temperature of 1550 ° C to 1650 ° C, at a pressure of 50 hPA to 200 hPA and at a total gas flow of 40 l / min to 70 l / min is performed. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei durch das Abscheiden (110) in der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht eine Basalflächenversetzungsdichte kleiner 10 cm–2 und insbesondere kleiner 3 cm–2 erhalten wird.Method according to claim 1, wherein the deposition ( 110 ) in the silicon carbide epitaxial layer, a basal area dislocation density of less than 10 cm -2 and especially less than 3 cm -2 is obtained. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, das ein Abscheiden (110) einer zweiten leitfähigen Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aufweist, sodass die zweite Siliziumkarbid-Epitaxieschicht eine andere Dotierstoffkonzentration als die erste Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aufweist.Method according to one of claims 1 to 2, which comprises depositing ( 110 ) comprises a second conductive silicon carbide epitaxial layer on the silicon carbide epitaxial layer such that the second silicon carbide epitaxial layer has a different dopant concentration than the first silicon carbide epitaxial layer. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Abscheiden (110) so durchgeführt wird, dass die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht n- oder p-leitend ist und das ferner ein Abscheiden (110) einer zweiten leitfähigen Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf der n- oder p-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aufweist, so dass die zweite leitfähige Siliziumkarbid-Epitaxieschicht einen Leitungstyp aufweist, der einen zu der n- oder p-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht entgegengesetzten Leitungstyp aufweist.Method according to one of Claims 1 to 3, in which the deposition ( 110 ) is performed so that the silicon carbide epitaxial layer is n- or p-type, and further comprising depositing ( 110 ) comprises a second conductive silicon carbide epitaxial layer on the n- or p-type silicon carbide epitaxial layer so that the second silicon carbide epitaxial layer has a conductivity type having a conductivity type opposite to the n- or p-type silicon carbide epitaxial layer. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Bereitstellen (100) eines einkristallinen Siliziumkarbid-Substrates so durchgeführt wird, dass ein einkristallines n- oder p-leitendes Siliziumkarbid-Substrat bereitgestellt wird.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the providing ( 100 ) of a single-crystalline silicon carbide substrate is performed so as to provide a single-crystal n-type or p-type silicon carbide substrate. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Bereitstellen (100) so durchgeführt wird, dass ein epitaxiefähiges (epi-ready) einkristallines Siliziumkarbid-Substrate bereitgestellt wird.Method according to one of claims 1 to 5, wherein the providing ( 100 ) is performed so as to provide an epitaxial (epi-ready) monocrystalline silicon carbide substrate. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Abscheiden (110) einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht so durchgeführt wird, dass die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht n-leitend ist, und ein Abscheiden einer zweiten leitfähigen Siliziumkarbid-Epitaxieschicht so durchgeführt wird, dass die zweite leitfähige Siliziumkarbid-Epitaxieschicht p-leitend ist, so dass eine pn-Übergangszone zwischen der leitfähigen n-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht und der zweiten leitfähigen p-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht ausgebildet ist.Method according to one of Claims 1 to 6, in which the deposition ( 110 ) of a silicon carbide epitaxial layer is performed so that the silicon carbide epitaxial layer is n-type, and depositing a second conductive silicon carbide epitaxial layer is performed so that the second silicon carbide epitaxial layer is p-type to form a pn junction is formed between the conductive n-type silicon carbide epitaxial layer and the second conductive p-type silicon carbide epitaxial layer. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Bereitstellen (100) so durchgeführt wird, dass das einkristalline Siliziumkarbid-Substrat eine Fehlorientierung in die Kristallrichtung <11–20> aufweist.Method according to one of claims 1 to 7, wherein the providing ( 100 ) is performed so that the single crystal silicon carbide substrate has a misorientation in the crystal direction <11-20>. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Abscheiden (110) der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aus der Gasphase mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) durchgeführt wird.Method according to one of Claims 1 to 8, in which the deposition ( 110 ) the silicon carbide epitaxial layer is carried out from the gas phase by chemical vapor deposition (CVD). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Abscheiden (110) einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aus der Gasphase mit einem Kohlenstoff/Siliziumverhältnis von 0,75 und einer Wachstumsrate von 7 μm/h durchgeführt wird.Method according to one of Claims 1 to 9, in which the deposition ( 110 ) of a gas phase silicon carbide epitaxial layer having a carbon / silicon ratio of 0.75 and a growth rate of 7 μm / h. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Abscheiden (110) in einem Temperaturbereich von 1580°C bis 1620°C, in einem Druckbereich von 100 hPA bis 150 hPA und bei einem Gasgesamtfluss von 40 l/min bis 65 l/min durchgeführt wird.Method according to one of Claims 1 to 9, in which the deposition ( 110 ) in a temperature range of 1580 ° C to 1620 ° C, in a pressure range of 100 hPA to 150 hPA and at a total gas flow of 40 l / min to 65 l / min is performed. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das Abscheiden (110) bei einer Temperatur von 1600°C, bei einem Druck von 125 hPA und einem Gasgesamtfluss von 60 l/min durchgeführt wird.Method according to one of Claims 1 to 11, in which the deposition ( 110 ) at a temperature of 1600 ° C, at a pressure of 125 hPA and a total gas flow of 60 l / min. Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Bauelements mit einer leitfähigen Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem einkristallinen Siliziumkarbid-Substrat mit folgenden Schritten: Bereitstellen (100) eines einkristallinen Siliziumkarbid-Substrates mit einer Fehlorientierung der (0001)- oder der (0001)-Oberfläche des Siliziumkarbid-Substrates von 2° bis 6°; Abscheiden (110a) einer n-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aus der Gasphase, mit einem Kohlenstoff/Siliziumverhältnis von 0,6 bis 1 und einer Wachstumsrate von 5 μm/h bis 30 μm/h; und Abscheiden (110b) einer p-leitenden zweiten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf der n-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aus der Gasphase, mit einem Kohlenstoff/Siliziumverhältnis von 0,6 bis 1 und einer Wachstumsrate von 5 μm/h bis 30 μm/h, wobei das Abscheiden (110a; 110b) der n-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht und der p-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht jeweils bei einer Temperatur von 1550°C bis 1650°C, einem Druck von 50 hPA bis 200 hPA und einem Gasgesamtfluss von 40 l/min bis 70 l/min durchgeführt wird.A method of manufacturing a silicon carbide device having a conductive silicon carbide epitaxial layer on a single crystal silicon carbide substrate, comprising the steps of: providing ( 100 ) of a monocrystalline silicon carbide substrate with a misorientation of the (0001) - or (000 1 )-Surface the silicon carbide substrate from 2 ° to 6 °; Separating ( 110a ) an n-type silicon carbide epitaxial layer of the gas phase, having a carbon / silicon ratio of 0.6 to 1 and a growth rate of 5 μm / h to 30 μm / h; and deposition ( 110b ) a p-type second silicon carbide epitaxial layer on the n-type silicon carbide epitaxial layer from the gas phase, having a carbon / silicon ratio of 0.6 to 1 and a growth rate of 5 .mu.m / h to 30 .mu.m / h, wherein the deposition ( 110a ; 110b ) of the n-type silicon carbide epitaxial layer and the p-type silicon carbide epitaxial layer each at a temperature of 1550 ° C to 1650 ° C, a pressure of 50 hPA to 200 hPA and a total gas flow of 40 l / min to 70 l / min is carried out. Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem das Bereitstellen (100) so durchgeführt wird, dass das einkristalline Siliziumkarbid-Substrat eine Fehlorientierung in die Kristallrichtung <11–20> aufweist. The method of claim 13, wherein the providing ( 100 ) is performed so that the single crystal silicon carbide substrate has a misorientation in the crystal direction <11-20>. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 und 14, wobei das Bereitstellen (100) eines einkristallinen Siliziumkarbid-Substrates so durchgeführt wird, dass ein n-leitendes oder ein p-leitendes Siliziumkarbid-Substrat bereitgestellt wird.Method according to one of claims 13 and 14, wherein the providing ( 100 ) of a single crystal silicon carbide substrate is performed so as to provide an n-type or a p-type silicon carbide substrate. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, das ferner ein Abscheiden (120) eines leitfähigen Kontaktes an einer Oberfläche einer n- oder p-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aufweist.A method according to any one of claims 13 to 15, further comprising depositing ( 120 ) has a conductive contact on a surface of an n- or p-type silicon carbide epitaxial layer. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem es sich bei dem Siliziumkarbid-Bauelement um eine PiN-Diode, eine PN-Diode, eine Schottkydiode, einen Insulated-Gate-Bipolartransistor (IGBT) oder einen Feld-Effekt-Transistor (Field-Effect-Transistor (FET)) handelt.Method according to one of claims 13 to 16, wherein the silicon carbide component is a PiN diode, a PN diode, a Schottky diode, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a field effect transistor (Field -Effect transistor (FET)). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, bei dem es sich bei dem Siliziumkarbid-Bauelement um eine PiN-Diode mit einer Sperrspannung größer 3 kV handelt.Method according to one of Claims 13 to 17, in which the silicon carbide component is a PiN diode with a blocking voltage greater than 3 kV. Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem das Abscheiden (110a) der n-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aus der Gasphase, mit einem Kohlenstoff/Siliziumverhältnis von 0,75 und einer Wachstumsrate von 7 μm/h durchgeführt wird; und bei dem das Abscheiden (110b) der p-leitenden zweiten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf der n-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht aus der Gasphase mit einem Kohlenstoff/Siliziumverhältnis von 0,75 und einer Wachstumsrate von 7 μm/h durchgeführt wird.Method according to claim 13, in which the deposition ( 110a ) the n-type silicon carbide epitaxial layer is carried out from the gas phase, with a carbon / silicon ratio of 0.75 and a growth rate of 7 μm / h; and in which the deposition ( 110b ) of the p-type second silicon carbide epitaxial layer is performed on the n-type silicon carbide epitaxial layer from the gas phase with a carbon / silicon ratio of 0.75 and a growth rate of 7 μm / h. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19, bei dem das Abscheiden (110a; 110b) der n-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht und der p-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht jeweils in einem Temperaturbereich von 1580°C bis 1620°C, in einem Druckbereich von 100 hPA bis 150 hPA und bei einem Gasgesamtfluss von 40 l/min bis 65 l/min durchgeführt wird.Method according to one of claims 13 to 19, in which the deposition ( 110a ; 110b ), the n-type silicon carbide epitaxial layer and the p-type silicon carbide epitaxial layer each in a temperature range of 1580 ° C to 1620 ° C, in a pressure range of 100 hPA to 150 hPA and a total gas flow of 40 l / min to 65 l / min is performed. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 20, bei dem das Abscheiden (110a; 110b) der n-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht und der p-leitenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht jeweils bei einer Temperatur von 1600°C, einem Druck von 125 hPA und einem Gasgesamtfluss von 60 l/min durchgeführt wird.Method according to one of Claims 13 to 20, in which the deposition ( 110a ; 110b ), the n-type silicon carbide epitaxial layer and the p-type silicon carbide epitaxial layer are each conducted at a temperature of 1600 ° C, a pressure of 125 hPa and a total gas flow of 60 l / min. Siliziumkarbid-Bauelement (1) hergestellt mit dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21, mit folgenden Merkmalen: einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (5), mit einer Basalflächenversetzungsdichte kleiner als 10 cm–2 und insbesondere kleiner 3 cm–2, angeordnet auf einem einkristallinen Siliziumkarbid-Substrat (10) mit einer Fehlorientierung der (0001)- oder der (0001)-Oberfläche des einkristallinen Siliziumkarbid-Substrates von 2° bis 6°.Silicon carbide component ( 1 ) produced by the method according to one of claims 1 to 21, comprising: a silicon carbide epitaxial layer ( 5 ), with a basal plane dislocation density of less than 10 cm -2 and in particular less than 3 cm -2 , arranged on a monocrystalline silicon carbide substrate ( 10 ) with a misorientation of (0001) - or (000 1 )-Surface of the single-crystal silicon carbide substrate of 2 ° to 6 °. Siliziumkarbid-Bauelement (1) gemäß Anspruch 22, bei dem die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (5) unmittelbar auf das einkristalline Siliziumkarbid-Substrat (10) angeordnet ist.Silicon carbide component ( 1 ) according to claim 22, wherein the silicon carbide epitaxial layer ( 5 ) directly onto the monocrystalline silicon carbide substrate ( 10 ) is arranged. Siliziumkarbid-Bauelement (1) gemäß einem der Ansprüche 22 bis 23, bei dem das Siliziumkarbid-Substrat (10) eine Fehlorientierung in die Kristallrichtung <11–20> aufweist.Silicon carbide component ( 1 ) according to one of claims 22 to 23, in which the silicon carbide substrate ( 10 ) has a misorientation in the crystal direction <11-20>. Siliziumkarbid-Bauelement (1) gemäß einem der Ansprüche 22 bis 24, das eine zweite Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (7) aufweist, die auf der ersten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (5) angeordnet ist und die einen, zu der ersten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (5) entgegen gesetzten Leitungstyp aufweist, so dass zwischen der ersten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (5) und der zweiten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (7) eine pn-Übergangszone ausgebildet ist.Silicon carbide component ( 1 ) according to one of claims 22 to 24, comprising a second silicon carbide epitaxial layer ( 7 ) deposited on the first silicon carbide epitaxial layer ( 5 ) and the one, to the first silicon carbide epitaxial layer ( 5 ), so that between the first silicon carbide epitaxial layer ( 5 ) and the second silicon carbide epitaxial layer ( 7 ) is formed a pn junction zone. Siliziumkarbid-Bauelement (1) gemäß Anspruch 25, bei dem die zweite Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (7) eine Basalflächenversetzungsdichte kleiner 10 cm–2 und insbesondere kleiner 3 cm–2 aufweist.Silicon carbide component ( 1 ) according to claim 25, wherein the second silicon carbide epitaxial layer ( 7 ) has a Basalflächenversetzungsdichte less than 10 cm -2 and in particular less than 3 cm -2 . Das Siliziumkarbid-Bauelement (1) gemäß einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei das Siliziumkarbid-Bauelement 1) als PiN-Diode, als PN-Diode, als Schottkydiode, als Insulated-Gate-Bipolartransistors (IGBT), als Junction-Field-Effect-Transistor (JFET), als MOSFET, als MESFET oder als Bipolar-Siliziumkarbid-Bauelement ausgebildet ist.The silicon carbide component ( 1 ) according to one of claims 22 to 26, wherein the silicon carbide component 1 ) is designed as a PiN diode, as a PN diode, as a Schottky diode, as an insulated gate bipolar transistor (IGBT), as a junction field effect transistor (JFET), as a MOSFET, as a MESFET or as a bipolar silicon carbide component , Siliziumkarbid-Bauelement (1) gemäß einem der Ansprüche 22 bis 27, bei dem das einkristalline Siliziumkarbid-Substrat (10) eine höhere Dotierung aufweist als die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (5).Silicon carbide component ( 1 ) according to one of claims 22 to 27, in which the monocrystalline silicon carbide substrate ( 10 ) has a higher doping than the silicon carbide epitaxial layer ( 5 ). Siliziumkarbid-Bauelement (1) gemäß Anspruch 22 mit einer Fehlorientierung von 4°.Silicon carbide component ( 1 ) according to claim 22 with a misorientation of 4 °.
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