DE112012007246T5 - Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung zu schaffen, die eine Zunahme der Kosten der Herstellung eines Chips verhindern kann, während die Durchlasseigenschaften der Halbleitervorrichtung vorteilhaft aufrechterhalten werden. Die vorliegende Erfindung enthält die folgenden Schritte: (a) Prüfen der Eigenschaften der Vorwärtsleitung der Körperdioden 1, 1A als Elementstrukturen; (b) Klassifizieren der Körperdiode 1 und der Körperdiode 1A als eine erste Gruppe, die für die Vorwärtsleitung geeignet ist, oder als eine zweite Gruppe, die für die Vorwärtsleitung ungeeignet ist, auf der Grundlage eines Prüfungsergebnisses des Schritts (a); und (c) Herstellen eines Siliciumcarbid-MOSFETs 10, der die Vorwärtsleitung benötigt, unter Verwendung der Körperdiode 1 der ersten Gruppe oder Herstellen eines Siliciumcarbid-MOSFETs 10A, der die Vorwärtsleitung nicht benötigt, unter Verwendung der Körperdiode 1A der zweiten Gruppe.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung, die eine Struktur aufweist, die in einem Siliciumcarbid-Halbleiterelement einen Bipolarbetrieb ausführt.
  • Stand der Technik
  • Siliciumcarbidhalbleitervorrichtungen, die Strukturen aufweisen, die pn-Übergänge enthalten und Bipolaroperationen ausführen, haben herkömmlich Probleme, dass Rekombinationsströme der pn-Übergänge einen Schichttrennungsfehler wegen eines Kristallfehlers ausdehnen, wenn Ströme in einer Durchlassrichtung der pn-Übergänge fließen, was zu einer Zunahme eines Widerstands der Durchlasseigenschaften führt. Der Kristallfehler, der den Schichttrennungsfehler verursacht, wird in Schritten der Herstellung von Halbleitersubstraten und von Epitaxieschichten auf den Halbleitersubstraten gebildet.
  • Zum Beispiel schlägt die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2010-135573 eine Technik zum Beobachten von Ortskoordinaten eines Kristallfehlers in einem Substrat im Voraus durch ein Lichtmikroskop oder dergleichen vor, um den in einer Epitaxieschicht der Halbleitervorrichtung enthaltenen Kristallfehler zu verhindern und um ein Elementgebiet an einer Position zu bilden, die die Ortskoordinaten des Kristallfehlers vermeidet.
  • Dokument des Standes der Technik
  • Patentdokument
    • Patentdokument 1: japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2010-135573
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Allerdings entfernt die vorgeschlagene herkömmliche Technik einen Halbleiterchip mit dem Abschnitt, der den darin gebildeten Kristallfehler aufweist, als ein defektes Produkt. Somit werden durch die Menge entfernter Chips die Ausbeuten verringert und die Kosten für die Herstellung eines Chips erhöht.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obenerwähnten Probleme gemacht, wobei es eine Aufgabe von ihr ist, ein Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung zu schaffen, das die Zunahme der Kosten der Herstellung des einen Chips verhindern kann, während es die Durchlasseigenschaften der Halbleitervorrichtung vorteilhaft aufrechterhält.
  • Mittel zur Lösung der Probleme
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung, die eine Elementstruktur aufweist, die eine Epitaxieschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die auf einem Siliciumcarbidhalbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps gebildet ist, und eine Störstellenschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit der Epitaxieschicht gebildet ist, enthält, wobei das Verfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte enthält: (a) Prüfen der Eigenschaften einer Vorwärtsleitung zwischen der Epitaxieschicht und der Störstellenschicht in der Elementstruktur; (b) Klassifizieren der Elementstruktur als eine erste Gruppe, die für die Vorwärtsleitung geeignet ist, oder als eine zweite Gruppe, die für die Vorwärtsleitung ungeeignet ist, auf der Grundlage eines Prüfungsergebnisses des Schritts (a); und (c) Herstellen der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung, die die Vorwärtsleitung in der Elementstruktur benötigt, unter Verwendung der Elementstruktur der ersten Gruppe, oder Herstellen der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung, die die Vorwärtsleitung in der Elementstruktur nicht benötigt, unter Verwendung der Elementstruktur der zweiten Gruppe.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung, die eine Elementstruktur aufweist, die eine Epitaxieschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die auf einem Siliciumcarbidhalbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps gebildet ist, und eine Störstellenschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit der Epitaxieschicht gebildet ist, enthält, wobei das Verfahren gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte enthält: (a) Prüfen von Eigenschaften einer Vorwärtsleitung zwischen der Epitaxieschicht und der Störstellenschicht in der Elementstruktur; (b) Herstellen der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung unter Verwendung der Elementstruktur; und (c) Klassifizieren der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung, die als die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung, die die Elementstruktur einer ersten Gruppe aufweist, die für die Vorwärtsleitung geeignet ist, oder als die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung, die die Elementstruktur einer zweiten Gruppe aufweist, die für die Vorwärtsleitung ungeeignet ist, hergestellt worden ist, auf der Grundlage eines Prüfungsergebnisses des Schritts (a).
  • Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß den obenerwähnten Aspekten der vorliegenden Erfindung wird die Elementstruktur (oder die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung) als die Elementstruktur der ersten Gruppe (oder als die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung, die die Elementstruktur der ersten Gruppe aufweist) oder als die Elementstruktur der zweiten Gruppe (oder als die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung, die die Elementstruktur der zweiten Gruppe aufweist) klassifiziert, wobei die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung gemäß jeder Verwendung hergestellt wird.
  • Somit kann die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung durch effektive Verwendung der Elementstruktur, die für die Vorwärtsleitung ungeeignet ist, hergestellt werden, sodass die Zunahme der Kosten der Herstellung des einen Chips verhindert werden kann, während die Durchlasseigenschaften der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung für jede Verwendung vorteilhaft aufrechterhalten werden.
  • Diese und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen besser aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Ablaufplan, der eine Übersicht eines Verfahrens zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 und 3 sind schematische Darstellungen, die Beispiele für Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs darstellen, die hergestellt worden sind;
  • 4 ist ein Ablaufplan, der eine Übersicht eines Verfahrens zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 5 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs darstellt, der hergestellt worden ist.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • <Erste Ausführungsform>
  • <Herstellungsverfahren>
  • 1 ist ein Ablaufplan, der eine Übersicht eines Verfahrens zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In dieser Ausführungsform ist ein Siliciumcarbidhalbleiter-Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET) als ein Beispiel der Halbleitervorrichtung angenommen.
  • Zunächst wird ein Substratherstellungsschritt der Herstellung eines Halbleitersubstrats eines ersten Leitfähigkeitstyp ausgeführt (Schritt S1). Genauer wird ein Siliciumcarbidsubstrat durch eine verbesserte Sublimationsvorgehensweise (verbesserte Rayleigh-Vorgehensweise) hergestellt. Außerdem kann in den folgenden Schritten ein kommerzielles Siliciumcarbidsubstrat, das bereits hergestellt worden ist, gekauft und verwendet werden.
  • Um zu dieser Zeit eine Ausdehnung eines Schichttrennungsfehlers, der auftritt, falls ein Strom in einer Durchlassrichtung eines pn-Übergangs fließt (Vorwärtsleitung), zu unterdrücken, wird vorzugsweise das Siliciumcarbidsubstrat hergestellt, das eine niedrige Dichte von Kristallfehlern einschließlich einer Basisflächenversetzung aufweist.
  • Nachfolgend wird ein Epitaxieschicht-Herstellungsschritt zum Bilden einer Epitaxieschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps auf dem Halbleitersubstrat ausgeführt (Schritt S2). Genauer wird die Epitaxieschicht auf dem Siliciumcarbidsubstrat durch einen chemischen Gasphasenabscheidungsprozess (CVD-Prozess) unter Verwendung von Kohlenwasserstoff- und Silangas gebildet.
  • Außerdem kann in den folgenden Schritten ein Siliciumcarbidsubstrat, auf dem die Epitaxieschicht bereits gebildet worden ist, gekauft und verwendet werden.
  • Um zu dieser Zeit die Ausdehnung des Schichttrennungsfehlers, der auftritt, falls der Strom in der Durchlassrichtung des pn-Übergangs fließt (Vorwärtsleitung), zu unterdrücken, wird vorzugsweise z. B. ein Prozess zum Umwandeln der Basisflächenversetzung in die andere Versetzung ausgeführt, um ihre Dichte zu verringern.
  • Nachfolgend wird ein Epitaxieschicht-Prüfungsschritt zum Prüfen der Anfangseigenschaften der Epitaxieschicht, die gebildet worden ist, ausgeführt (Schritt S3). Genauer weist die Epitaxieschicht eine Störstellendichte, eine Dicke und einen Oberflächenzustand auf, die durch eine zerstörungsfreie Technik unter Verwendung einer kommerziellen Prüfvorrichtung bewertet werden. Darüber hinaus wird der Kristallfehler einschließlich der Basisflächenversetzung jedes Wafers beobachtet. Die Basisflächenversetzung ist ein linearer Fehler, der in einer Richtung mit einer Winkelabweichung verläuft, die einer Länge der Schichtdicke der auf dem Substrat mit einer Winkelabweichung aufgewachsenen Epitaxieschicht entspricht. Die Beobachtungen werden z. B. durch eine Abtastphotolumineszenztechnik oder durch eine topographische Röntgenstrahlenbeobachtung ausgeführt.
  • Die Prüfungsergebnisse werden als Prüfungsergebnisdaten in einem vorgegebenen Speicherbereich (nicht gezeigt) gespeichert. Außerdem werden die Prüfungen in einem Waferzustand ausgeführt.
  • Der Kristallfehler, der die Basisflächenversetzung enthält, verursacht hier die Ausdehnung des Schichttrennungsfehlers. Die Ausdehnung des Schichtfehlers verursacht eine Zunahme des Durchlasswiderstands einer Halbleitervorrichtung, sodass vorzugsweise der Halbleiterwafer hergestellt wird, der die niedrige Dichte der Kristallfehler aufweist.
  • Darüber hinaus sind die Kristallfehler einschließlich der Basisflächenversetzung auf konzentrierte Weise verteilt und können sie in den Epitaxieschichten der mehreren Siliciumcarbidhalbleitersubstrate desselben Stabs oder derselben Charge ähnlich verteilt sein. Dieser Fall beseitigt die Notwendigkeit, die Kristallfehler in den Epitaxieschichten aller Siliciumcarbidhalbleitersubstrate zu beobachten, wobei die Beobachtungen durch Beobachtungen der Kristallfehler in einem Teil der Siliciumcarbidhalbleitersubstrate, die auf Stabbasis oder auf Herstellungschargenbasis ausgewählt werden, ersetzt werden können. Auf diese Weise können die Kosten und die Zeit für die Untersuchungen verringert werden, was zu verringerten Herstellungskosten führt.
  • Nachfolgend wird ein Waferverarbeitungsschritt zur Herstellung eines Halbleiterelements ausgeführt (Schritt S4). Genauer wird eine kommerzielle Halbleiterherstellungsvorrichtung verwendet, um die Musterbelichtung und Musterentwicklung zu wiederholen, und werden darüber hinaus ein Ätzen, eine Ionenimplantation (Störstellenimplantation), eine Wärmebehandlung, eine Oxidationsbehandlung, die Bildung eines Zwischenschichtfilms und die Bildung einer Elektrode ausgeführt, um dadurch den Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET auf dem Halbleiterwafer herzustellen.
  • Nachfolgend wird ein Wafertestschritt des Bewertens der Anfangseigenschaften des Halbleiterwafers ausgeführt (Schritt S5). Genauer werden die Anfangseigenschaften des Elements unter Verwendung eines Normaluntersuchers oder dergleichen ausgewertet. Außerdem wird ein Leckstrom in dem Halbleiterwafer gemessen. Die Testergebnisse werden als die Prüfungsergebnisdaten in dem vorgegebenen Speicherbereich (nicht gezeigt) gespeichert.
  • Nachfolgend wird ein Trennschritt des Trennens des Halbleiterwafers zum Bilden von Halbleiterchips ausgeführt (Schritt S6). Für das Trennen wird ein normaler Substratzerteiler verwendet.
  • Nachfolgend wird ein Chiptestschritt des Auswertens der Anfangseigenschaften des Halbleiterchips (Halbleiterelements) ausgeführt (Schritt S7). Die Testergebnisse werden als die Prüfungsergebnisdaten in dem vorgegebenen Speicherbereich (nicht gezeigt) gespeichert. Außerdem wird der Leckstrom in dem Halbleiterchip gemessen. Darüber hinaus werden ein Widerstandswert und der Betrag der Änderung des Widerstands relativ zur Leitungszeit, z. B., falls ein Strom von näherungsweise 10 A/cm2 fließt, gemessen.
  • Nachfolgend wird die Anwesenheit oder Abwesenheit der Zunahme des Durchlasswiderstands im Fall der Vorwärtsleitung in dem pn-Übergang in dem Halbleiterchip mit Bezug auf wenigstens eine der Prüfungsergebnisdateneinheiten, die in den vorhergehenden Schritten erhalten worden sind, bestimmt. Falls bestimmt wird, dass kein Durchlasswiderstand erhöht ist, wird daraufhin angenommen, dass der Halbleiterchip ein Halbleiterchip einer ersten Gruppe ist, der für die Vorwärtsleitung geeignet ist. Falls bestimmt wird, dass der Durchlasswiderstand erhöht ist, wird angenommen, dass der Halbleiterchip ein Halbleiterchip einer zweiten Gruppe ist, der für die Vorwärtsleitung ungeeignet ist.
  • Zum Beispiel kann in Bezug auf die Prüfungsergebnisdaten des Epitaxieschicht-Prüfungsschritts (Schritt S3) angenommen werden, dass das Siliciumcarbidhalbleitersubstrat, das den Kristallfehler in der Epitaxieschicht aufweist, ein für die Vorwärtsleitung ungeeigneter Halbleiterwafer ist.
  • Darüber hinaus kann z. B. mit Bezug auf die Prüfungsergebnisdaten des Wafertestschritts (Schritt S5) angenommen werden, dass der Halbleiterwafer, der normale Gleichrichtungseigenschaften einer Körperdiode als eine Elementstruktur aufweist und der einen Leckstrom aufweist, der verhältnismäßig größer als die Normalverteilung ist, ein Halbleiterwafer ist, der für die Vorwärtsleitung ungeeignet ist.
  • Darüber hinaus kann z. B. mit Bezug auf die Prüfungsergebnisdaten des Chiptestschritts (Schritt S7) angenommen werden, dass der Halbleiterchip, der den höheren Leckstrom als den vorgegebenen Schwellenwert aufweist oder der den höheren Betrag der Änderung des Durchlasswiderstands in dem leitenden Zustand als den vorgegebenen Schwellenwert aufweist, ein Halbleiterwafer ist, der für die Vorwärtsleitung ungeeignet ist.
  • Daraufhin wird ein Klassifizierungsschritt des Klassifizierens einer Verwendung des Halbleiterchips gemäß jeder Gruppe ausgeführt (Schritt S8). Durch diese Klassifizierung wird bei dem Halbleiterchip der ersten Gruppe, der für die Vorwärtsleitung geeignet ist (Ja), mit einem Schritt des Einbauens des Halbleiterchips in die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung, die Spezifikationen aufweist, die die Vorwärtsleitung in dem pn-Übergang in dem Halbleiterchip benötigen, fortgefahren und wird bei dem Halbleiterchip der zweiten Gruppe, der für die Vorwärtsleitung ungeeignet ist (Nein), mit einem Schritt des Einbauens des Halbleiterchips in die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung, die Spezifikationen aufweist, die die Vorwärtsleitung in dem pn-Übergang in dem Halbleiterchip nicht benötigen, fortgefahren.
  • Nachfolgend wird ein Montageschritt des Befestigens sowohl des Halbleiterchips der ersten Gruppe als auch des Halbleiterchips der zweiten Gruppe an einem Gehäuse oder an einer Form zum Bilden einer Verdrahtung (Schritt S9-1 und Schritt S9-2) ausgeführt. Außerdem wird der Schritt in einem Chipzustand ausgeführt.
  • Nachfolgend wird ein Produktprüfungsschritt der Prüfung der Anfangseigenschaften jeder Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung (jedes Produkts), die montiert worden ist, (Schritt S10-1 und Schritt S10-2) ausgeführt. Auf diese Weise wird die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung (das Produkt) hergestellt.
  • 2 und 3 sind Stromlaufpläne von Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs als ein Beispiel einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung, die hergestellt worden ist.
  • 2 ist der Stromlaufplan eines Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs 10, der den Halbleiterchip der ersten Gruppe enthält.
  • Der in 2 gezeigte Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET 10 ist auf einer Chipbaugruppe 20 angeordnet. Eine Körperdiode 1 in dem Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET 10 ist für die Vorwärtsleitung geeignet, sodass der Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET 10 als eine Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung hergestellt worden ist, die Spezifikationen aufweist, die die Vorwärtsleitung in dem pn-Übergang benötigen.
  • Währenddessen ist 3 der Stromlaufplan eines Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs 10A, der den Halbleiterchip der zweiten Gruppe enthält.
  • Der in 3 gezeigte Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET 10A ist auf einer Chipbaugruppe 20 angeordnet. Eine Körperdiode 1A in dem Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET 10A ist für die Vorwärtsleitung nicht geeignet, sodass die Chipbaugruppe 20 darauf ferner eine SiC-Schottky-Diode 2 enthält, wobei die SiC-Schottky-Diode 2 zu der Körperdiode 1A des Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs 10A parallelgeschaltet ist. Die SiC-Schottky-Diode 2 ist so angeordnet, dass ihre Durchlassrichtung dieselbe Richtung wie die Durchlassrichtung der Körperdiode 1A ist. Außerdem kann anstelle der SiC-Schottky-Diode 2 eine Si-Diode vorgesehen sein.
  • Die SiC-Schottky-Diode 2 fungiert als eine Rückkopplungsdiode (Freilaufdiode) des Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs 10A. Somit trägt die Erhöhung des Vorwärtswiderstands der Körperdiode 1A des Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs 10A nicht zu den Durchlasseigenschaften des Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs 10A bei.
  • <Änderungen>
  • Um die Herstellungsschritte zu vereinfachen, kann nur einer der Prüfungsschritte (der Schritte S3, 5 und 7) in 1 ausgeführt werden. Es wird angemerkt, dass der Klassifizierungsschritt (Schritt S8) die Klassifizierung im Fall der Bezugnahme auf mehr Prüfungsergebnisdaten mit höherer Genauigkeit ausführen kann.
  • Der Klassifizierungsschritt (Schritt S8) kann z. B. nach dem Epitaxieschicht-Prüfungsschritt (Schritt S3) und vor dem Waferverarbeitungsschritt (Schritt S4) ausgeführt werden oder kann nach dem Wafertestschritt (Schritt S5) und vor dem Trennschritt (Schritt S6) ausgeführt werden.
  • Auf diese Weise ermöglicht die in dem früheren Schritt ausgeführte Klassifizierung einen höheren Grad an Flexibilität in Strukturänderungen.
  • Falls die Klassifizierung vor dem Waferverarbeitungsschritt (Schritt S4) ausgeführt wird, kann der Waferverarbeitungsschritt (Schritt S4) eine Belichtungsbehandlung ausführen, in der für die erste Gruppe und für die zweite Gruppe unterschiedliche Belichtungsmasken verwendet werden können, was die Bildung einer Identifizierungsanzeige ermöglicht, um die Unterscheidung zwischen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe zu ermöglichen, falls sie durch das Trennen geteilt werden.
  • Darüber hinaus kann der Trennschritt (Schritt S6) entlang der Begrenzung zwischen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe trennen, falls die Klassifizierung vor dem Trennschritt (Schritt S6) ausgeführt wird. Somit kann unterdrückt werden, dass sich die erste Gruppe und die zweite Gruppe in einem Halbleiterchip miteinander mischen. Folglich kann die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung unter Verwendung des am wenigsten verschwendeten Halbleiterchips hergestellt werden.
  • <Wirkungen>
  • In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Verfahren zur Herstellung der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung die folgenden Schritte: (a) Prüfen der Eigenschaften der Vorwärtsleitung der Körperdiode 1 und der Körperdiode 1A als Elementstrukturen; (b) Klassifizieren der Körperdiode 1 und der Körperdiode 1A als die erste Gruppe, die für die Vorwärtsleitung geeignet ist, oder als die zweite Gruppe, die für die Vorwärtsleitung ungeeignet ist, auf der Grundlage eines Prüfungsergebnisses des Schritts (a); und (c) Herstellen der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung 10, die die Vorwärtsleitung in der Körperdiode 1 benötigt, unter Verwendung der Körperdiode 1 der ersten Gruppe, oder Herstellen der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung 10A, die die Vorwärtsleitung in der Körperdiode 1A nicht benötigt, unter Verwendung der Körperdiode 1A der zweiten Gruppe.
  • Diese Konfiguration klassifiziert die Körperdiode 1 und die Körperdiode 1A als die Körperdiode 1 der ersten Gruppe oder die Körperdiode 1A der zweiten Gruppe und stellt den Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET 10 und den Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET 10A gemäß jeder Verwendung her. Somit wird die für die Vorwärtsleitung ungeeignete Elementstruktur nicht als ein defektes Produkt angesehen und effektiv zur Herstellung der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung verwendet, sodass die Zunahme der Kosten der Herstellung eines Chips verhindert werden kann, während die Durchlasseigenschaften der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung für jede Verwendung vorteilhaft aufrechterhalten werden.
  • Darüber hinaus werden die Durchlasseigenschaften der Elementstruktur klassifiziert, bevor die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung hergestellt wird, sodass die folgenden Schritte in Strukturänderungen einen höheren Grad an Flexibilität aufweisen.
  • In dieser Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung werden die unterschiedlichen Belichtungsmasken verwendet, falls der Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET 10 hergestellt wird, der die Körperdiode 1 der ersten Gruppe enthält, und falls der Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET 10A hergestellt wird, der die Körperdiode 1A der zweiten Gruppe enthält.
  • Diese Konfiguration kann die Identifizierungsanzeige bilden, um die Unterscheidung zwischen der Körperdiode 1 der ersten Gruppe und der Körperdiode 1A der zweiten Gruppe zu ermöglichen. Somit werden die erste Gruppe und die zweite Gruppe selbst dann geeignet unterschieden, wenn sie in den folgenden Schritten durch das Trennen geteilt werden, und kann verhindert werden, dass sie miteinander gemischt werden.
  • Darüber hinaus wird in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ferner die SiC-Schottky-Diode 2 eingebaut, die zu der Körperdiode 1A parallelgeschaltet ist und die dieselbe Durchlassrichtung wie die Körperdiode 1A aufweist, falls der Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET 10A hergestellt wird, der die Körperdiode 1A der zweiten Gruppe verwendet.
  • Die SiC-Schottky-Diode 2 fungiert als die Rückkopplungsdiode (Freilaufdiode) des Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs 10A. Somit trägt die Erhöhung des Vorwärtswiderstands der Körperdiode 1A des Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs 10A nicht zu den Durchlasseigenschaften des Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs 10A bei.
  • Darüber hinaus enthält die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung den Schritt des Beobachtens des Kristallfehlers in der Epitaxieschicht durch die Abtast-Photolumineszenztechnik, um die Eigenschaften der Vorwärtsleitung in der Körperdiode 1 und in der Körperdiode 1A zu prüfen.
  • Diese Konfiguration ermöglicht die Beobachtung durch die zerstörungsfreie Technik, die von der Beobachtung unter Verwendung eines Elektronenmikroskops vom Durchstrahlungstyp oder dergleichen verschieden ist. Dies beseitigt die Notwendigkeit, das Halbleitersubstrat auf die Prüfung vorzubereiten. Außerdem ist die Vorrichtung verhältnismäßig preiswert und können die Prüfungskosten unterdrückt werden.
  • Außerdem können die Zeit und die Kosten im Vergleich dazu unterdrückt werden, dass eine Auswahl nach der Leitung ausgeführt wird, um die Durchlasseigenschaften zu prüfen. Darüber hinaus kann dieses Verfahren den Kristallfehler, der eine Form, eine Größe oder dergleichen aufweist, in denen kein wahrnehmbarer Unterschied nach der Leitung auftritt, genau prüfen.
  • Darüber hinaus enthält die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung den Schritt des Beobachtens des Kristallfehlers in der Epitaxieschicht durch die topographische Röntgenbeobachtungstechnik, um die Eigenschaften der Vorwärtsleitung in der Körperdiode 1 und in der Körperdiode 1A zu prüfen.
  • Diese Konfiguration ermöglicht die Beobachtung einer genauen Versetzung und die Klassifizierung mit höherer Genauigkeit.
  • Außerdem können die Zeit und die Kosten im Vergleich zu dem Fall, dass eine Auswahl nach der Leitung ausgeführt wird, um die Durchlasseigenschaften zu prüfen, unterdrückt werden. Darüber hinaus kann dieses Verfahren den Kristallfehler, der die Form, die Größe oder dergleichen aufweist, bei denen kein wahrnehmbarer Unterschied nach der Leitung auftritt, genau prüfen.
  • Darüber hinaus beobachtet die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung den Kristallfehler in der Epitaxieschicht auf einem Teil des Siliciumcarbidhalbleitersubstrats, der auf der Säulengrundlage oder auf der Herstellungschargengrundlage ausgewählt wird, um die Eigenschaften der Vorwärtsleitung in den Körperdioden zu prüfen.
  • Diese Konfiguration kann die Prüfung effizient ausführen und die Prüfungskosten und die Prüfungszeit verringern.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • <Herstellungsverfahren>
  • 4 ist ein Ablaufplan, der eine Übersicht eines Verfahrens zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform darstellt. 4 zeigt dieselben Schritte S1 bis 7 wie in der ersten Ausführungsform, sodass eine ausführliche Beschreibung weggelassen wird.
  • Nach dem Schritt S7 wird ein Montageschritt des Befestigens eines Halbleiterchips an einem Gehäuse oder an einer Form zum Bilden der Verdrahtung ausgeführt (Schritt S9).
  • Nachfolgend wird ein Produktprüfungsschritt des Prüfens der Anfangseigenschaften der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung (Produkt), die montiert worden ist, ausgeführt (Schritt S10). Das Prüfungsergebnis wird als Prüfungsergebnisdaten in einem vorgegebenen Speicherbereich gespeichert.
  • Nachfolgend wird ein Auswahlschritt der Prüfung der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Qualitätsminderung im Fall der Vorwärtsleitung in einem pn-Übergang in der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung (Produkt) ausgeführt (Schritt S11). Genauer wird die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Zunahme des Durchlasswiderstands durch eine Anfangsleitung geprüft, in der eine Körperdiode der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung in der Durchlassrichtung unter Strom gesetzt. Das Prüfungsergebnis wird als die Prüfungsergebnisdaten in dem vorgegebenen Speicherbereich gespeichert.
  • Nachfolgend wird mit Bezug auf wenigstens eine der in den vorhergehenden Schritten erhaltenen Prüfungsergebnisdateneinheiten ein Klassifizierungsschritt des Klassifizierens einer Verwendung sowohl in Übereinstimmung mit der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung, die eine Elementstruktur einer ersten Gruppe aufweist, die für die Vorwärtsleitung geeignet ist, als auch der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung, die eine Elementstruktur einer zweiten Gruppe aufweist, die für die Vorwärtsleitung ungeeignet ist, ausgeführt (Schritt S8). Auf diese Weise wird die gemäß jeder Verwendung klassifizierte Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung (Produkt) hergestellt.
  • 2 und 5 sind die Stromlaufpläne der Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs als ein Beispiel für Siliciumcarbidhalbleitervorrichtungen, die jeweils in dem nächsten Schritt, der in 4 nicht gezeigt ist, in den Fällen von Ja und Nein in dem Schritt S verwendet oder hergestellt werden.
  • 2 ist der Stromlaufplan des Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs 10, der den Halbleiterchip der ersten Gruppe im Fall von Ja in dem Schritt S8 enthält.
  • Der in 2 gezeigte Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET 10 ist auf der Chipbaugruppe 20 angeordnet. Die Körperdiode 1 in dem Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET 10 ist für die Vorwärtsleitung geeignet, sodass der Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET 10 als eine Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung hergestellt wird, die Spezifikationen aufweist, die die Vorwärtsleitung in dem pn-Übergang benötigen.
  • Währenddessen ist 5 der Stromlaufplan eines Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs 10A, der den Halbleiterchip der zweiten Gruppe im Fall von Nein in dem Schritt S8 enthält.
  • Der in 5 gezeigte Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET 10A ist auf einer Chipbaugruppe 20 angeordnet. Eine Körperdiode 1A in dem Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET 10A ist für die Vorwärtsleitung ungeeignet, sodass eine Chipbaugruppe 21, die von der Chipbaugruppe 20 verschieden ist, darauf ferner eine SiC-Schottky-Diode 3 enthält, wobei die SiC-Schottky-Diode 3 zu der Körperdiode 1A des Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs 10A parallelgeschaltet ist. Die SiC-Schottky-Diode 3 ist so angeordnet, dass ihre Durchlassrichtung dieselbe Richtung wie die Durchlassrichtung der Körperdiode 1A ist. Außerdem kann anstelle der SiC-Schottky-Diode 3 eine Si-Diode vorgesehen sein.
  • Die SiC-Schottky-Diode 3 fungiert als eine Rückkopplungsdiode (Freilaufdiode) des Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs 10A. Somit trägt die Erhöhung des Durchlasswiderstands der Körperdiode 1A des Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs 10A nicht zu den Durchlasseigenschaften des Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFETs 10A bei.
  • <Änderungen>
  • Um die Herstellungsschritte zu vereinfachen, kann nur einer der Prüfungsschritte (Schritte S3, 5, 7, 10 und 11) in 4 ausgeführt werden. Es wird angemerkt, dass der Klassifizierungsschritt (Schritt S8) die Klassifizierung im Fall der Bezugnahme auf mehr Prüfungsergebnisdaten mit höherer Genauigkeit ausführen kann.
  • Der Klassifizierungsschritt (Schritt S8) kann nach dem Produktprüfungsschritt (Schritt S10) und vor dem Auswahlschritt (Schritt S11) ausgeführt werden. Die in dem früheren Schritt ausgeführte Klassifizierung ermöglicht in Strukturänderungen einen höheren Grad der Flexibilität.
  • <Wirkungen>
  • Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die folgenden Schritte: (a) Prüfen der Eigenschaften der Vorwärtsleitung der Körperdiode 1 und der Körperdiode 1A als Elementstrukturen; (b) Herstellen der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung 10 und der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung 10A unter Verwendung der Körperdiode 1 bzw. der Körperdiode 1A; und (c) Klassifizieren der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung 10 und der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung 10A, die als die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung 10, die die Körperdiode 1 der ersten Gruppe aufweist, die für die Vorwärtsleitung geeignet ist, oder als die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung 10A, die die Körperdiode 1A der zweiten Gruppe aufweist, die für die Vorwärtsleitung ungeeignet ist, hergestellt worden sind, auf der Grundlage des Prüfungsergebnisses des Schritts (a).
  • Diese Konfiguration kann die Prüfungsergebnisdaten erhöhen, auf die Bezug genommen werden kann, um die Klassifizierung mit höherer Genauigkeit auszuführen.
  • Jede oben beschriebene Ausführungsform zeigt das Beispiel des MOSFETs, dessen Körperdiode unter Strom gesetzt werden muss, z. B. als die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung, die die Vorwärtsleitung in dem pn-Übergang benötigt. Ähnlich beseitigt in einem Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung eines Typs, in dem ein pn-Übergang eines Thyristors eines IGBT und eines Heterobipolartransistors z. B. in der Durchlassrichtung unter Strom gesetzt wird, die Leitung in der pn-Diode eine Qualitätsminderung der Elementstruktur, was Wirkungen der Verbesserung der Zuverlässigkeit der Leitung erzielt.
  • Obgleich in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Materialien der jeweiligen Komponenten, die Bedingungen der Implementierung und dergleichen beschrieben sind, ist die vorstehende Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend.
  • Außerdem können die obigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beliebig kombiniert werden oder kann jede Ausführungsform innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung geeignet geändert oder weggelassen werden.
  • Obgleich die Erfindung ausführlich gezeigt und beschrieben worden ist, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten veranschaulichend und nicht einschränkend. Selbstverständlich können somit zahlreiche Abwandlungen und Änderungen erdacht werden, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
  • Beschreibung der Bezugszeichen
    • 1, 1A Körperdiode; 2, 3 SiC-Schottky-Diode; 10, 10A Siliciumcarbidhalbleiter-MOSFET; 20, 21 Chipbaugruppe.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung (10, 10A), die eine Elementstruktur (1, 1A) aufweist, die eine Epitaxieschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die auf einem Siliciumcarbidhalbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps gebildet ist, und eine Störstellenschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit der Epitaxieschicht gebildet ist, enthält, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Prüfen der Eigenschaften einer Vorwärtsleitung zwischen der Epitaxieschicht und der Störstellenschicht in der Elementstruktur (1, 1A); (b) Klassifizieren der Elementstruktur (1, 1A) als eine erste Gruppe, die für die Vorwärtsleitung geeignet ist, oder als eine zweite Gruppe, die für die Vorwärtsleitung ungeeignet ist, auf der Grundlage eines Prüfungsergebnisses des Schritts (a); und (c) Herstellen der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung (10), die die Vorwärtsleitung in der Elementstruktur benötigt, unter Verwendung der Elementstruktur (1) der ersten Gruppe, oder Herstellen der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung (10A), die die Vorwärtsleitung in der Elementstruktur nicht benötigt, unter Verwendung der Elementstruktur (1A) der zweiten Gruppe.
  2. Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schritt (c) ein Schritt des Verwendens unterschiedlicher Belichtungsmasken, falls die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung (10) unter Verwendung der Elementstruktur (1) der ersten Gruppe hergestellt wird und falls die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung (10A) unter Verwendung der Elementstruktur (1A) der zweiten Gruppe hergestellt wird, ist.
  3. Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt (c) ein Schritt des weiteren Einbauens einer Diode (2), die zu der Elementstruktur (1A) parallelgeschaltet ist und die dieselbe Durchlassrichtung wie die Durchlassrichtung der Elementstruktur (1A) aufweist, falls die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung (10A) unter Verwendung der Elementstruktur (1A) der zweiten Gruppe hergestellt wird, ist.
  4. Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt (a) ein Schritt des Prüfens der Eigenschaften der Vorwärtsleitung in der Elementstruktur (1, 1A) durch Ausführen einer Beobachtung eines Kristallfehlers in der Epitaxieschicht und/oder durch Messung eines Leckstroms in der Elementstruktur (1, 1A) und/oder durch Messung der zeitlichen Änderung eines Vorwärtswiderstands, falls die Elementstruktur (1, 1A) in einer Durchlassrichtung unter Strom gesetzt wird, ist.
  5. Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Schritt (a) einen Schritt des Beobachtens des Kristallfehlers in der Epitaxieschicht durch eine Abtastphotolumineszenztechnik zum Prüfen der Eigenschaften der Vorwärtsleitung in der Elementstruktur (1, 1A) enthält.
  6. Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Schritt (a) einen Schritt des Beobachtens des Kristallfehlers in der Epitaxieschicht durch eine topographische Röntgenbeobachtungstechnik zum Prüfen der Eigenschaften der Vorwärtsleitung in der Elementstruktur (1, 1A) enthält.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Schritt (a) einen Schritt des Beobachtens des Kristallfehlers in der Epitaxieschicht auf einem Teil des Siliciumcarbidhalbleitersubstrats, der auf einer Stabgrundlage oder auf einer Herstellungschargengrundlage ausgewählt wird, zum Prüfen der Eigenschaften der Vorwärtsleitung in der Elementstruktur (1, 1A) enthält.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung (10, 10A), die eine Elementstruktur (1, 1A) aufweist, die eine Epitaxieschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die auf einem Siliciumcarbidhalbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps gebildet ist, und eine Störstellenschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit der Epitaxieschicht gebildet ist, enthält, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Prüfen von Eigenschaften einer Vorwärtsleitung zwischen der Epitaxieschicht und der Störstellenschicht in der Elementstruktur (1, 1A); (b) Herstellen der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung (10, 10A) unter Verwendung der Elementstruktur (1, 1A); und (c) Klassifizieren der Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung (10, 10A), die als die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung (10), die die Elementstruktur (1) einer ersten Gruppe aufweist, die für die Vorwärtsleitung geeignet ist, oder als die Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung (10A), die die Elementstruktur (1A) einer zweiten Gruppe aufweist, die für die Vorwärtsleitung ungeeignet ist, hergestellt worden ist, auf der Grundlage eines Prüfungsergebnisses des Schritts (a).
  9. Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Schritt (a) ein Schritt des Prüfens der Eigenschaften der Vorwärtsleitung in der Elementstruktur (1, 1A) durch Ausführen einer Beobachtung eines Kristallfehlers in der Epitaxieschicht und/oder durch Messung eines Leckstroms in der Elementstruktur (1, 1A) und/oder durch Messung der zeitlichen Änderung eines Vorwärtswiderstands, falls die Elementstruktur (1, 1A) in einer Durchlassrichtung unter Strom gesetzt wird, ist.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Schritt (a) einen Schritt des Beobachtens des Kristallfehlers in der Epitaxieschicht durch eine Abtastphotolumineszenztechnik zum Prüfen der Eigenschaften der Vorwärtsleitung in der Elementstruktur (1, 1A) enthält.
  11. Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Schritt (a) einen Schritt des Beobachtens des Kristallfehlers in der Epitaxieschicht durch eine topographische Röntgenbeobachtungstechnik zum Prüfen der Eigenschaften der Vorwärtsleitung in der Elementstruktur (1, 1A) enthält.
  12. Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Schritt (a) einen Schritt des Beobachtens des Kristallfehlers in der Epitaxieschicht auf einem Teil des Siliciumcarbidhalbleitersubstrats, der auf einer Stabgrundlage oder auf einer Herstellungschargengrundlage ausgewählt wird, zum Prüfen der Eigenschaften der Vorwärtsleitung in der Elementstruktur (1, 1A) enthält.
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