JP2004289023A

JP2004289023A - 炭化珪素半導体装置の検査方法および検査装置、並びに炭化珪素半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2004289023A
Application number: JP2003081539A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tawara; 武志俵; Shunsuke Izumi; 俊介和泉; Shuichi Tsuchida; 秀一土田; Isao Kamata; 功穂鎌田
Original assignee: Fuji Electric Advanced Technology Co Ltd; Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry; Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-24
Also published as: JP4338178B2

Abstract

【課題】炭化珪素半導体よりなる半導体装置の積層欠陥の有無を短時間で検査すること。また、その検査時間も含めて炭化珪素半導体装置を短時間で製造すること。
【解決手段】ｐ型の炭化珪素半導体とｎ型の炭化珪素半導体からなるｐｎ接合を有するＳｉＣウェハー９に、この炭化珪素半導体のバンドギャップよりも大きなエネルギーを有するレーザー光２を照射する。そのレーザー照射によってＳｉＣウェハー９から放射された光６を分光器４により分光し、特定波長の光の強度を光電子倍増管５により観測する。測定した光強度に基づいてｐｎ接合よりなる半導体装置の特性劣化を判定する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化珪素（ＳｉＣ）半導体装置の検査方法および検査装置、並びに炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体材料の一つとして、四周期六方晶の炭化珪素（ＳｉＣ）単結晶（以下、４Ｈ−ＳｉＣ単結晶とする）が知られている。この４Ｈ−ＳｉＣ単結晶を用いて構成されたｐｎダイオードに関して、順方向に電流を流し続けると、結晶中に積層欠陥が発生して特性の劣化を招くという報告がある（非特許文献１参照。）。この積層欠陥は、結晶中に存在する基底面転位に、電子と正孔が再結合する際のエネルギーが与えられることによって発生すると考えられている（非特許文献２参照。）。
【０００３】
ｐｎダイオードに順方向電流を流した場合には、少数キャリアの再結合エネルギーにより積層欠陥が発生し、それによって特性が劣化する。ここで、特性の劣化とは、ｐｎダイオードの順方向電圧が増加することである。
【０００４】
ｐｎダイオードに順方向電流を流したときに特性が劣化するか否かを検査する際には、ｐｎダイオードに長時間、順方向電流を流し、順方向電圧を測定する方法が実施されている。一例として、このときの電流密度は６００Ａ／ｃｍ^２であり、通電時間は４．５時間（４時間３０分）である（非特許文献３参照。）。
【０００５】
また、順方向電流を流した後にｐｎダイオードの特性が劣化しているか否かを検査する方法として、４Ｈ−ＳｉＣ単結晶に対してレーザー光を照射してキャリアを励起させたときに４Ｈ−ＳｉＣ単結晶から発せられる光のスペクトルを測定する方法がある。この方法は、４Ｈ−ＳｉＣ単結晶に積層欠陥が発生していれば、レーザー光を照射したときに特定の波長（４１０〜４３０ｎｍ）の光を発する現象を利用している（非特許文献４参照。）。つまり、順方向電流を流した後の４Ｈ−ＳｉＣ単結晶にレーザー光を照射したときに、４１０〜４３０ｎｍの光のピークが観測されたら、４Ｈ−ＳｉＣ単結晶に積層欠陥が発生していることになる。
【０００６】
【非特許文献１】
エッチ・レンデンマン（Ｈ．Ｌｅｎｄｅｎｍａｎｎ）、他５名、「パフォーマンスアンドリライアビリティオブハイパワーＳｉＣダイオーヅ（ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆＨｉｇｈｐｏｗｅｒＳｉＣｄｉｏｄｅｓ）」、ファーストインターナショナルワークショップオンウルトラ・ロー・ロスパワーデバイステクノロジー（１ｓｔＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＷｏｒｋｓｈｏｐｏｎＵｌｔｒａ−Ｌｏｗ−ＬｏｓｓＰｏｗｅｒＤｅｖｉｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、２０００年５月３１日−６月２日、ｐ．１２５−１３０
【非特許文献２】
エム・スコウーロンスキ（Ｍ．Ｓｋｏｗｒｏｎｓｋｉ）、他５名、「リコンビネーション・エンハンスドディフェクトモーションインフォワード・バイアスト４Ｈ−ＳｉＣｐ・ｎダイオーヅ（Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ−ｅｎｈａｎｃｅｄｄｅｆｅｃｔｍｏｔｉｏｎｉｎｆｏｒｗａｒｄ−ｂｉａｓｅｄ４Ｈ−ＳｉＣｐ−ｎｄｉｏｄｅｓ）」、ジャーナルオブアプライドフィジックス（ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ）、（米国）、２００２年１０月、第９２巻、第８号、ｐ．４６９９−４７０４
【非特許文献３】
ラジェッシュ・クマー・マルハン（ＲａｊｅｓｈＫｕｍａｒＭａｌｈａｎ）、「ｐｎダイオードの劣化現象におけるＳｉＣ結晶欠陥の影響」、ＳｉＣ及び関連ワイドギャップ半導体研究会第１１回講演会予稿集、２００２年１１月２０−２２日、ｐ．１３
【非特許文献４】
エス・ジー・スリドハラ（Ｓ．Ｇ．Ｓｒｉｄｈａｒａ）、他３名、「ルミネセンスフロムスタッキングフォールツイン４ＨＳｉＣ（Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｆｒｏｍｓｔａｃｋｉｎｇｆａｕｌｔｓｉｎ４ＨＳｉＣ）」、アプライドフィジックスレターズ（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）、（米国）、２００１年１２月、第７９巻、第２４号、ｐ．３９４４−３９４６
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した順方向電流を流した後にｐｎダイオードの順方向電圧を測定する方法では、ダイオード毎に順方向電流をたとえば４．５時間ずつ流す必要があるため、ウェハー上の全ｐｎダイオードの検査が終了するまでに非常に時間がかかるという問題点がある。たとえば、直径２インチのウェハー上に５０個のｐｎダイオードを作製する場合、検査に要する時間は２２５時間（＝４．５時間／個×５０個）となる。
【０００８】
また、上述した順方向電流を流した後に４Ｈ−ＳｉＣ単結晶にレーザー光を照射し、そのとき発生する発光スペクトルを測定する方法でも、順方向電流を長時間通電する必要があるため、検査が終了するまで長時間を要すという問題点がある。したがって、いずれの方法によっても、４Ｈ−ＳｉＣ単結晶を用いたｐｎダイオードの良品判別を短時間でおこなうことができないという問題点がある。以上の問題点は、半導体材料として４Ｈ−ＳｉＣ単結晶を用いる場合に限らず、その他のＳｉＣ多形を用いる場合にも共通である。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、半導体材料として炭化珪素を用いた半導体装置（ｐｎダイオード）に順方向電流を流した場合に積層欠陥が発生するか否かを、実際に半導体装置に順方向電流を流すことなく、短時間で検査することができる炭化珪素半導体装置の検査方法、およびその検査に用いられる検査装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、半導体材料として炭化珪素を用いた半導体装置（ｐｎダイオード）に順方向電流を流した場合に積層欠陥が発生するか否かを、実際に半導体装置に順方向電流を流すことなく、短時間で検査し、その検査時間も含めて炭化珪素半導体装置を短時間で製造することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究を重ね、その結果、４Ｈ−ＳｉＣ単結晶よりなる半導体ウェハーに、４Ｈ−ＳｉＣ単結晶のバンドギャップ（３．２ｅＶ）よりも大きいレーザーエネルギーを有するレーザー光をたとえば１秒間程度、照射することにより、ｐｎダイオードに順方向電流を長時間通電したときに発生する積層欠陥と同様の積層欠陥を生成させることに成功した。以下に、この研究内容について説明する。
【００１２】
図１に示すように、Ｈｅ−Ｃｄレーザー源１から発せられたレーザー光２を、反射ミラー３およびビームスプリッター７を介して対物レンズ８へ導き、対物レンズ８で集光してＳｉＣウェハー９に１秒間程度、照射する。このとき用いるＳｉＣウェハー９は、図２に示すように、ｐ型４Ｈ−ＳｉＣ層１１上にｎ型４Ｈ−ＳｉＣ層１０をたとえばエピタキシャル成長させたものであり、その表面に電極となる膜などが生成されていない状態のものである。
【００１３】
図１に示すように、このＳｉＣウェハー９にレーザー光２を照射することにより、ＳｉＣウェハー９から光６が放射される。この光６を分光器４により分光し、４２２ｎｍ付近の波長の光の強度を光電子倍増管５により観測する。その際、ＳｉＣウェハー９を６０〜１５０Ｋ程度の低温に保つと、ＳｉＣウェハー９からより強い発光が得られるので、望ましい。なお、分光器４に代えて、バンドパスフィルタを用いることもできる。
【００１４】
図３に、６０〜１５０Ｋの低温に保った４Ｈ−ＳｉＣ単結晶にレーザーを照射してキャリアを励起した際に観測された発光スペクトルを示す。縦軸は光強度であり、横軸は波長である。図３中、発光スペクトル１６は、ｐｎダイオードに順方向電流を長時間通電することにより積層欠陥を発生させた４Ｈ−ＳｉＣ単結晶から観測されたものである（従来例）。発光スペクトル１８は、積層欠陥が発生していない４Ｈ−ＳｉＣ単結晶から得られたものである。この発光スペクトル１６と発光スペクトル１８との違いから、積層欠陥の発生を検知することができる。たとえば、４１８〜４２４ｎｍ付近の波長域の発光強度を比較することにより、積層欠陥の有無を検知可能である。
【００１５】
図３中、発光スペクトル１７は、Ｈｅ−Ｃｄレーザー光を照射することにより積層欠陥を発生させた４Ｈ−ＳｉＣウェハーのものである（本発明例）。この発光スペクトル１７と従来例の発光スペクトル１６とを比較すると、両者がほぼ同じであることがわかる。つまり、図３から、ｐｎダイオードに順方向電流を長時間通電しなくても、ｐｎダイオードにＨｅ−Ｃｄレーザー光を短時間照射することにより、ｐｎダイオードに順方向電流を長時間通電したときに発生する積層欠陥と同様の積層欠陥が生成できる。
【００１６】
本発明は上記知見に基づきなされたものであり、本発明にかかる炭化珪素半導体装置の検査方法は、ｐ型の炭化珪素半導体とｎ型の炭化珪素半導体からなるｐｎ接合を有する半導体ウェハーに、当該炭化珪素半導体のバンドギャップよりも大きなエネルギーを有するレーザー光を照射する工程と、前記レーザー光の照射によって前記半導体ウェハーから放射された特定波長の光の強度を測定する工程と、測定した光強度に基づいて前記ｐｎ接合よりなる半導体装置の特性劣化を判定する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
この検査方法において、前記半導体ウェハーから放射された光のうち、４１０〜４３０ｎｍの波長域、好ましくは４１８〜４２４ｎｍの波長域、より好ましくは４２２ｎｍの波長の光の強度を測定するとよい。また、前記半導体ウェハーを冷却して６０〜１５０Ｋの温度に保持しながら前記半導体ウェハーに前記レーザー光を照射するとよい。また、前記半導体ウェハーから放射された特定波長の光の強度を測定した結果と、あらかじめ測定しておいた積層欠陥のない前記半導体ウェハーの測定結果とを比較して、積層欠陥の有無を判定する構成としてもよい。
【００１８】
なお、前記レーザー光のビーム径と検査の範囲が同じか、あるいは検査の範囲が前記レーザー光のビーム径よりも狭い場合に対して、検査の範囲が広い場合は、前記半導体ウェハーに対して前記レーザー光を移動させる、あるいは前記レーザー光に対して前記半導体ウェハーを移動させるというように、両者の相対位置を変えることにより、前記レーザー光のビーム径よりも広い範囲の検査をおこなう構成としてもよい。
【００１９】
この発明によれば、ｐｎ接合を有する炭化珪素半導体よりなる半導体ウェハーに、そのバンドギャップよりも大きなエネルギーを有するレーザー光を短時間照射すると、電子正孔対が生じ、この電子正孔対が再結合するときのエネルギーにより、ｐｎダイオードに順方向電流を長時間通電したときに発生する積層欠陥と同様の積層欠陥が生成される。したがって、ｐｎダイオードに順方向電流を長時間通電する必要がないので、ｐｎダイオードに順方向電流を長時間通電した場合に積層欠陥が発生するか否かを短時間で検査することができる。
【００２０】
また、本発明にかかる炭化珪素半導体装置の検査装置は、ｐ型の炭化珪素半導体とｎ型の炭化珪素半導体からなるｐｎ接合を有する半導体ウェハーに、当該炭化珪素半導体のバンドギャップよりも大きなエネルギーを有するレーザー光を照射する照射手段と、前記照射手段から発せられた前記レーザー光の照射によって前記半導体ウェハーから放射された光から特定波長の光を選択する波長選択手段と、前記波長選択手段により選択された特定波長の光の強度を測定する測定手段と、を具備することを特徴とする。
【００２１】
この検査装置において、前記波長選択手段は、４１０〜４３０ｎｍの波長域、好ましくは４１８〜４２４ｎｍの波長域、より好ましくは４２２ｎｍの波長の光を選択するものであるとよい。また、前記半導体ウェハーを冷却して６０〜１５０Ｋの温度に保持する冷却手段をさらに具備しているとよい。また、前記測定手段より得られた測定結果と、あらかじめ測定しておいた積層欠陥のない前記半導体ウェハーの測定結果とを比較して、積層欠陥の有無を判定する判定手段をさらに具備しているとよい。また、前記照射手段から出射したレーザー光を前記半導体ウェハーのレーザー照射面に導く光学部品を保持し、かつ前記光学部品を、前記レーザー光が前記半導体ウェハーに当たるときの光軸に対して垂直な面内で任意の方向に移動可能なステージをさらに具備しているとよい。また、前記ステージの移動と前記レーザー光の照射の繰り返しにより得られた各照射位置の特性劣化の有無を記録する記録手段をさらに具備しているとよい。
【００２２】
この発明によれば、ｐｎ接合を有する炭化珪素半導体よりなる半導体ウェハーに、そのバンドギャップよりも大きなエネルギーを有するレーザー光を照射することができ、またそのとき半導体ウェハーから放射される上記波長域の光の強度を測定することができる。したがって、この検査装置を用いて、半導体ウェハーに、そのバンドギャップよりも大きなエネルギーを有するレーザー光を短時間照射することにより、ｐｎダイオードに順方向電流を長時間通電することなく、ｐｎダイオードに順方向電流を長時間通電した場合に積層欠陥が発生するか否かを短時間で検査することができる。
【００２３】
また、本発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、ｐ型の炭化珪素半導体とｎ型の炭化珪素半導体からなるｐｎ接合を有する半導体ウェハーを作製する工程と、前記半導体ウェハーに、当該半導体ウェハーを構成する炭化珪素半導体のバンドギャップよりも大きなエネルギーを有するレーザー光を照射する工程と、前記レーザー光の照射によって前記半導体ウェハーから放射された特定波長の光の強度を測定する工程と、測定した光強度に基づいて前記ｐｎ接合よりなる半導体装置の特性劣化を判定する工程と、前記半導体ウェハーの表面に所望のパターンの電極を作製する工程と、電極作製後に前記半導体ウェハーを個別の半導体チップに分ける工程と、を含むことを特徴とする。
【００２４】
この製造方法において、前記半導体ウェハーから放射された光のうち、４１０〜４３０ｎｍの波長域、好ましくは４１８〜４２４ｎｍの波長域、より好ましくは４２２ｎｍの波長の光の強度を測定するとよい。また、前記半導体ウェハーを冷却して６０〜１５０Ｋの温度に保持しながら前記半導体ウェハーに前記レーザー光を照射するとよい。また、前記半導体ウェハーから放射された特定波長の光の強度を測定した結果と、あらかじめ測定しておいた積層欠陥のない前記半導体ウェハーの測定結果とを比較して、積層欠陥の有無を判定する構成としてもよい。また、前記レーザー光と前記半導体ウェハーの相対位置を変えることにより前記レーザー光のビーム径よりも広い範囲の検査をおこないながら、各照射位置の特性劣化の有無を記録し、その記録した各照射位置の特性劣化情報に基づいてダイシング後に半導体チップの選別をおこなう構成としてもよい。
【００２５】
この発明によれば、ｐｎ接合を有する炭化珪素半導体よりなる半導体ウェハーに、そのバンドギャップよりも大きなエネルギーを有するレーザー光を短時間照射することにより、ｐｎダイオードに順方向電流を長時間通電することなく、ｐｎダイオードに順方向電流を長時間通電した場合に積層欠陥が発生するか否かを短時間で検査することができるので、この検査時間も含めて炭化珪素半導体装置を短時間で製造することができる。また、検査の際にレーザー光の照射により特性が劣化した部分の位置を記録しておき、ｐｎダイオードの作製後に特性劣化部分を含むｐｎダイオードを不良品として仕分けることにより、不良品判別を短時間で容易におこなうことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図４は、本発明の実施の形態にかかる検査装置の構成を示す図である。図４において、符号９は、ＳｉＣウェハー（半導体ウェハー）である。ＳｉＣウェハー９の構成は、図２に示す通り、電極膜を積層する前の状態のウェハーである。
【００２７】
符号１は、照射手段としての機能を有するＨｅ−Ｃｄレーザー源である。符号２は、Ｈｅ−Ｃｄレーザー源１から出射したレーザー光である。符号３は第１の反射ミラーである。符号４は、波長選択手段としての機能を有する分光器である。符号５は、測定手段としての機能を有する光電子倍増管である。符号６は、ＳｉＣウェハー９から放射された光である。符号７は、ビームスプリッターである。符号８は、対物レンズである。
【００２８】
また、この検査装置には、Ｈｅ−Ｃｄレーザー源１から出射したレーザー光２をＳｉＣウェハー９のレーザー照射面に導く光学部品として、第２の反射ミラー１２と第３の反射ミラー１３が設けられている。また、第３の反射ミラー１３を載せた第１のステージ１５と、第２の反射ミラー１２および第１のステージ１５を載せた第２のステージ１４が設けられている。
【００２９】
また、光電子倍増管５には、判定手段としての機能を有するたとえばコンピュータ２１が接続されている。このコンピュータには、記録手段としての機能を有するたとえばハードディスク等の記憶装置２２が接続されている。また、この検査装置は、ＳｉＣウェハー９を冷却する冷却手段としての機能を有する冷却装置２３を備えている。
【００３０】
図４に示すように、Ｈｅ−Ｃｄレーザー源１（ＣＷレーザー、中心波長３２５ｎｍ、出力５０ｍＷ、エネルギー３．８ｅＶ）から出射したレーザー光２は、第１の反射ミラー３で反射してビームスプリッター７へ導かれる。なお、説明の便宜上、Ｈｅ−Ｃｄレーザー源１から出射した直後のレーザー光２の光軸方向をＹ方向とし、第１の反射ミラー３で反射した直後の光軸方向をＸ方向とし、Ｘ軸およびＹ軸の両方向に直交する方向をＺ方向とする。
【００３１】
ビームスプリッター７へ導かれたレーザー光２は、ビームスプリッター７で再びＹ方向へ反射して第２の反射ミラー１２へ導かれる。そして、レーザー光２は、第２の反射ミラー１２で再びＸ方向へ反射して第３の反射ミラー１３へ導かれる。第３の反射ミラー１３で反射したレーザー光２はＺ方向へ進み、対物レンズ８で集光されてＳｉＣウェハー９に照射される。このとき、たとえば照射パワーは４×１０^５Ｗ／ｃｍ^２であり、照射時間は１秒である。また、照射エリアは６２５μｍ^２である。
【００３２】
レーザー照射によりＳｉＣウェハー９から放射された光６は、対物レンズ８、第３の反射ミラー１３および第２の反射ミラー１２を経由して、ビームスプリッター７へ導かれる。ビームスプリッター７を透過した光６は、分光器４により分光される。そして、光電子倍増管５により４２２ｎｍ付近、たとえば４１８〜４２４ｎｍの波長域の光の強度が測定される。
【００３３】
コンピュータ２１は、光電子倍増管５の測定により得られた光強度を、積層欠陥がない半導体ウェハーの発光スペクトル（図３参照、発光スペクトル１８）と比較し、積層欠陥の有無を判定する。その判定結果は、記憶装置２２にレーザー照射位置との対応関係とともに記憶される。ここで、基準となる積層欠陥のない半導体ウェハーの発光スペクトルは、検査を開始する前にあらかじめ積層欠陥のない半導体ウェハーを用いて求められており、たとえば記憶装置２２に記憶されている。
【００３４】
前記照射エリアよりも広いエリアの検査をおこなう場合には、第１のステージ１５および第２のステージ１４を適宜移動させればよい。すなわち、第２のステージ１４をＹ方向に移動させることにより、第２の反射ミラー１２および第１のステージ１５がＹ方向に移動する。また、第１のステージ１５をＸ方向に移動させることにより、第３の反射ミラー１３がＸ方向に移動する。これらＸ方向とＹ方向の移動を組み合わせることにより、光軸をずらすことなく、レーザー照射位置を変位させることができるので、レーザー照射位置を変えて照射を繰り返すことにより、ウェハー全体の検査をおこなうことができる。
【００３５】
また、検査時にＳｉＣウェハー９を６０〜１５０Ｋ程度の低温に保持する場合には、冷却装置２３によりＳｉＣウェハー９を冷却する。なお、冷却装置２３としては、周知の装置を用いることができるので、説明を省略する。
【００３６】
図５は、上述した構成の検査装置を用いて検査をおこなう手順を示すフローチャートである。検査を開始すると、まずＳｉＣウェハー９がセットされる（ステップＳ２１）。そして、ＳｉＣウェハー９の１番目の照射位置にＨｅ−Ｃｄレーザー光２を照射し（ステップＳ２２）、そのときにＳｉＣウェハー９から放射される発光スペクトルを測定する（ステップＳ２３）。その測定結果に基づいて、ＳｉＣウェハー９に積層欠陥が発生しているか否かを判定し（ステップＳ２４）、その判定結果をレーザー照射位置に対応付けて記録する（ステップＳ２５）。全照射エリアについて検査が終了したかを判断し（ステップＳ２６）、終了していない場合（ステップＳ２６：Ｎｏ）は、２番目、３番目、・・・というようにレーザー照射位置を変更し（ステップＳ２７）、同様の検査をおこない、判定結果を記録する。全照射エリアの検査が終了したら（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、検査終了である。
【００３７】
図６は、本発明の実施の形態にかかる製造方法の手順を示すフローチャートである。まず、特に限定しないが、たとえばｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１１上にｎ型４Ｈ−ＳｉＣ層１１ａをエピタキシャル成長させ、その上にエピタキシャル成長またはイオン打ち込み法によりｐ型４Ｈ−ＳｉＣ層１０が積層されたＳｉＣウェハー９（図２参照）を作製する（ステップＳ１）。そして、その作製したＳｉＣウェハー９（電極等は作製されていない）に対して、上述したステップＳ２１〜ステップＳ２７の手順で特性劣化試験をおこなう（ステップＳ２）。
【００３８】
なお、ｐ型４Ｈ−ＳｉＣ層１０は２μｍ程度以下と通常薄く、Ｈｅ−Ｃｄレーザーのしみ込み長が常温で７．４μｍ程度であるので、レーザーはｎ型４Ｈ−ＳｉＣ層１１ａ間でしみ込む。その後、ＳｉＣウェハー９に電極等、半導体装置として必要な構造を作製し（ステップＳ３）、ダイシングをおこなって個々の半導体チップに分割する（ステップＳ４）。最後に、特性劣化試験の際に記録した積層欠陥の有無の判定結果とレーザー照射位置との対応関係の情報に基づいて、特性劣化部分を含むｐｎダイオードを不良品とし、良品を選別する（ステップＳ５）。
【００３９】
上述した実施の形態によれば、ＳｉＣウェハーにＨｅ−Ｃｄレーザー光を１秒間程度、高密度照射することにより、順方向電流を流した場合に発生する積層欠陥と同様の積層欠陥を発生させることができるので、仮に順方向電流を長時間流した場合に積層欠陥が発生するＳｉＣウェハーであれば、実際に順方向電流を流さなくても、Ｈｅ−Ｃｄレーザー光の照射により積層欠陥が発生する。したがって、ＳｉＣウェハーに順方向電流を流した場合に積層欠陥が発生するか否かを短時間で検査することができる。また、その検査時間が短縮されることにより、ＳｉＣ半導体装置を短時間で製造することができる。したがって、検査および製造のコストが低減するという効果が得られる。
【００４０】
また、レーザー出力を上げるなどして照射パワー密度を保ちつつ照射エリアを広げることにより、検査時間をさらに短縮することができる。たとえば、レーザービーム径を１００μｍにすれば、照射エリアは７８５０μｍ^２になる。したがって、ステージの移動時間とレーザー照射時間とを合わせて約１秒間に設定すると、直径２インチのウェハー全体の検査をおこなうのに要する時間はおおよそ７２時間である。これは、５０個のダイオードのそれぞれに順方向電流を４．５時間ずつ流す従来法の検査時間（２２５時間）の１／３以下である。
【００４１】
以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、種々変更可能である。たとえば、分光器４に代えて、波長選択手段として、４２２ｎｍ付近、たとえば４１８〜４２４ｎｍの波長域の光を透過し、それよりも長波長側および短波長側の光を遮断するバンドパスフィルタを用いることもできる。
【００４２】
なお、図４では半導体ウェハー９の真上からレーザー入射して真上から出射光を集光しているが、レーザーの入射方向はこれに限定されず、たとえば、半導体ウェハー９に斜めにレーザー入射して半導体ウェハー９の真上から出射光を集光する方法としてもよい。さらに、図４では、半導体ウェハー９を固定し、レーザーを移動しているが、半導体ウェハー９とレーザーの相対位置が変化できれば、これに限らない。
【００４３】
また、本発明は、半導体材料として４Ｈ−ＳｉＣ単結晶を用いる場合に限らず、その他のＳｉＣ多形を用いる場合にも適用することができる。ただし、使用するＳｉＣ多形に応じて、ＳｉＣのバンドギャップよりも大きいエネルギーを有するレーザーを使用し、、かつｐｎダイオードに順方向電流を長時間通電したことにより積層欠陥が発生したＳｉＣ単結晶の発光の波長に、観測する発光の波長を合わせる必要がある。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、炭化珪素半導体装置に順方向電流を流した場合に積層欠陥が発生するか否かを短時間で検査することができる。また、その検査時間が短縮されることにより、炭化珪素半導体装置を短時間で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる検査装置の要部の一例を示す図である。
【図２】本発明にかかる検査に供される半導体ウェハーの構成を示す図である。
【図３】４Ｈ−ＳｉＣ単結晶から放射された光の発光スペクトルを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる検査装置を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる検査方法の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態にかかる製造方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１照射手段（Ｈｅ−Ｃｄレーザー源）
２レーザー光
４波長選択手段（分光器）
５測定手段（光電子倍増管）
６半導体ウェハーから放射された光
９半導体ウェハー（ＳｉＣウェハー）
１０ｐ型の炭化珪素半導体（ｐ型４Ｈ−ＳｉＣ層）
１１ｎ型の炭化珪素半導体（ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板）
１１ａｎ型の炭化珪素半導体（ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ層）
１２，１３光学部品（反射ミラー）
１４，１５ステージ
２１判定手段（コンピュータ）
２２記録手段（記憶装置）
２３冷却手段（冷却装置）

Claims

ｐ型の炭化珪素半導体とｎ型の炭化珪素半導体からなるｐｎ接合を有する半導体ウェハーに、当該炭化珪素半導体のバンドギャップよりも大きなエネルギーを有するレーザー光を照射する工程と、
前記レーザー光の照射によって前記半導体ウェハーから放射された特定波長の光の強度を測定する工程と、
測定した光強度に基づいて前記ｐｎ接合よりなる半導体装置の特性劣化を判定する工程と、
を含むことを特徴とする炭化珪素半導体装置の検査方法。
前記半導体ウェハーから放射された光のうち、４１０〜４３０ｎｍの波長域、好ましくは４１８〜４２４ｎｍの波長域の光の強度を測定することを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の検査方法。
前記半導体ウェハーを冷却して６０〜１５０Ｋの温度に保持しながら前記半導体ウェハーに前記レーザー光を照射することを特徴とする請求項１または２に記載の炭化珪素半導体装置の検査方法。
前記半導体ウェハーから放射された特定波長の光の強度を測定した結果と、あらかじめ測定しておいた積層欠陥のない前記半導体ウェハーの測定結果とを比較して、積層欠陥の有無を判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の検査方法。
前記レーザー光と前記半導体ウェハーの相対位置を変えることにより前記レーザー光のビーム径よりも広い範囲の検査をおこなうことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の検査方法。
ｐ型の炭化珪素半導体とｎ型の炭化珪素半導体からなるｐｎ接合を有する半導体ウェハーに、当該炭化珪素半導体のバンドギャップよりも大きなエネルギーを有するレーザー光を照射する照射手段と、
前記照射手段から発せられた前記レーザー光の照射によって前記半導体ウェハーから放射された光から特定波長の光を選択する波長選択手段と、
前記波長選択手段により選択された特定波長の光の強度を測定する測定手段と、
を具備することを特徴とする炭化珪素半導体装置の検査装置。
前記波長選択手段は、４１０〜４３０ｎｍの波長域、好ましくは４１８〜４２４ｎｍの波長域の光を選択することを特徴とする請求項６に記載の炭化珪素半導体装置の検査装置。
前記半導体ウェハーを冷却して６０〜１５０Ｋの温度に保持する冷却手段をさらに具備することを特徴とする請求項６または７に記載の炭化珪素半導体装置の検査装置。
前記測定手段より得られた測定結果と、あらかじめ測定しておいた積層欠陥のない前記半導体ウェハーの測定結果とを比較して、積層欠陥の有無を判定する判定手段をさらに具備することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の検査装置。
前記照射手段から出射したレーザー光を前記半導体ウェハーのレーザー照射面に導く光学部品を保持し、かつ前記光学部品を、前記レーザー光が前記半導体ウェハーに当たるときの光軸に対して垂直な面内で任意の方向に移動可能なステージをさらに具備することを特徴とする請求項６〜９のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の検査装置。
前記ステージの移動と前記レーザー光の照射の繰り返しにより得られた各照射位置の特性劣化の有無を記録する記録手段をさらに具備することを特徴とする請求項１０に記載の炭化珪素半導体装置の検査装置。
ｐ型の炭化珪素半導体とｎ型の炭化珪素半導体からなるｐｎ接合を有する半導体ウェハーを作製する工程と、
前記半導体ウェハーに、当該半導体ウェハーを構成する炭化珪素半導体のバンドギャップよりも大きなエネルギーを有するレーザー光を照射する工程と、
前記レーザー光の照射によって前記半導体ウェハーから放射された特定波長の光の強度を測定する工程と、
測定した光強度に基づいて前記ｐｎ接合よりなる半導体装置の特性劣化を判定する工程と、
前記半導体ウェハーの表面に所望のパターンの電極を作製する工程と、
電極作製後に前記半導体ウェハーを個別の半導体チップに分ける工程と、
を含むことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
前記半導体ウェハーから放射された光のうち、４１０〜４３０ｎｍの波長域、好ましくは４１８〜４２４ｎｍの波長域の光の強度を測定することを特徴とする請求項１２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
前記半導体ウェハーを冷却して６０〜１５０Ｋの温度に保持しながら前記半導体ウェハーに前記レーザー光を照射することを特徴とする請求項１２または１３に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
前記半導体ウェハーから放射された特定波長の光の強度を測定した結果と、あらかじめ測定しておいた積層欠陥のない前記半導体ウェハーの測定結果とを比較して、積層欠陥の有無を判定することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
前記レーザー光と前記半導体ウェハーの相対位置を変えることにより前記レーザー光のビーム径よりも広い範囲の検査をおこないながら、各照射位置の特性劣化の有無を記録する工程と、
記録した各照射位置の特性劣化情報に基づいてダイシング後に半導体チップの選別をおこなう工程と、
を含むことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。