JP2009088547A

JP2009088547A - Method and device for inspecting silicon carbide semiconductor device, and method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device

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Publication number: JP2009088547A
Application number: JP2008305880A
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: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2023-03-24
Also published as: JP4886761B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for inspecting whether there are defects in the lamination of a semiconductor device, constituted of silicon carbide semiconductor, in a short time. <P>SOLUTION: A semiconductor wafer (SiC wafer) 9 is irradiated with a laser beam 2, having bigger energy than that of a band gap of the silicon carbide semiconductor. The light 6 which is irradiated from the semiconductor wafer with the laser irradiation is dispersed by a wavelength selecting means (spectroscope) 4 to observe the intensity of the light, with a specific wavelength with a measuring means (photomultiplier tube) 5. Deterioration in the characteristics of the semiconductor device is determined, based on the light intensity measured. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

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。 The present invention relates to an inspection method and inspection apparatus for a silicon carbide (SiC) semiconductor device, and a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device.

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。）。 As one of semiconductor materials, a four-period hexagonal silicon carbide (SiC) single crystal (hereinafter referred to as 4H-SiC single crystal) is known. With regard to a pn diode configured using this 4H—SiC single crystal, there is a report that if a current is continuously passed in the forward direction, a stacking fault is generated in the crystal and the characteristics are deteriorated (see Non-Patent Document 1). ). This stacking fault is considered to occur when energy at the time of recombination of electrons and holes is given to basal plane dislocations existing in the crystal (see Non-Patent Document 2).

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。 When a forward current is passed through the pn diode, stacking faults occur due to the recombination energy of minority carriers, thereby degrading the characteristics. Here, the deterioration of characteristics means that the forward voltage of the pn diode increases.

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。）。 When inspecting whether characteristics deteriorate when a forward current is passed through the pn diode, a method of passing a forward current through the pn diode for a long time and measuring the forward voltage is implemented. As an example, the current density at this time is 600 A / cm ² , and the energization time is 4.5 hours (4 hours and 30 minutes) (see Non-Patent Document 3).

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。 Further, as a method for inspecting whether or not the characteristics of the pn diode are deteriorated after flowing a forward current, 4H-SiC is obtained when a 4H-SiC single crystal is irradiated with laser light to excite carriers. There is a method for measuring the spectrum of light emitted from a single crystal. This method uses a phenomenon in which light having a specific wavelength (410 to 430 nm) is emitted when a laser beam is irradiated if a stacking fault occurs in the 4H—SiC single crystal (see Non-Patent Document 4). .) In other words, if a 4H-SiC single crystal after flowing a forward current is irradiated with laser light and a light peak of 410 to 430 nm is observed, a stacking fault has occurred in the 4H-SiC single crystal. become.

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．１２５−１３０H. Lendenmann, 5 others, “Performance and Reliability of High Power SiC diodes”, First International Workshop on Ultra Low Loss Power Device Technology (1st International Works on Ultra-Low-Loss Power Device Technology), May 31-June 2, 2000, p. 125-130 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．４６９９−４７０４M. Skowronski, 5 others, “Recombination-enhanced defect motion in forward-biased 4H-SiC p. ), Journal of Applied Physics, (USA), October 2002, Vol. 92, No. 8, p. 4699-4704 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．１３Rajesh Kumar Malhan, “Effect of SiC crystal defects on the degradation phenomenon of pn diodes”, SiC and related wide gap semiconductor workshop 11th lecture proceedings, November 20-22, 2002, p. 13 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．３９４４−３９４６S. G. Sridhara, 3 others, "Luminescence from stacking faults in 4H SiC", Applied Physics Letters (Applied Phs, United States) December 2001, 79, 24, p. 3944-3946

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。 However, in the method of measuring the forward voltage of the pn diode after flowing the forward current described above, it is necessary to pass the forward current for each diode, for example, for 4.5 hours, so that all the pn diodes on the wafer are inspected. There is a problem that it takes a very long time to finish. For example, when 50 pn diodes are produced on a wafer having a diameter of 2 inches, the time required for the inspection is 225 hours (= 4.5 hours / piece × 50 pieces).

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。 In addition, in the method of irradiating the 4H-SiC single crystal with laser light after flowing the forward current described above and measuring the emission spectrum generated at that time, it is necessary to energize the forward current for a long time. There is a problem that it takes a long time to finish. Therefore, any method has a problem that it is not possible to make a good product discrimination of a pn diode using a 4H—SiC single crystal in a short time. The above problems are not limited to the case of using 4H—SiC single crystal as a semiconductor material, but are common to the case of using other SiC polymorphs.

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。 The present invention has been made in view of the above problems, and whether or not a stacking fault occurs when a forward current is passed through a semiconductor device (pn diode) using silicon carbide as a semiconductor material. An object of the present invention is to provide an inspection method for a silicon carbide semiconductor device that can be inspected in a short time without actually flowing a forward current to the semiconductor device, and an inspection device used for the inspection.

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。 Another object of the present invention is to determine whether or not a stacking fault occurs when a forward current is passed through a semiconductor device (pn diode) using silicon carbide as a semiconductor material. The inspection is performed in a short time without passing an electric current, and the silicon carbide semiconductor device is manufactured in a short time including the inspection time.

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。 In order to achieve the above object, the present inventors have conducted extensive research, and as a result, a semiconductor wafer made of 4H—SiC single crystal has a laser energy larger than the band gap (3.2 eV) of 4H—SiC single crystal. By irradiating the laser beam having, for example, for about 1 second, a stacking fault similar to the stacking fault generated when a forward current is applied to the pn diode for a long time has been successfully generated. The contents of this research are explained below.

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。 As shown in FIG. 1, laser light 2 emitted from a He—Cd laser source 1 is guided to an objective lens 8 through a reflection mirror 3 and a beam splitter 7, condensed by the objective lens 8, and applied to an SiC wafer 9. Irradiate for about 1 second. As shown in FIG. 2, the SiC wafer 9 used at this time is obtained by, for example, epitaxially growing an n-type 4H—SiC layer 10 on a p-type 4H—SiC layer 11, and a film to be an electrode is formed on the surface thereof. It is in a state that has not been done.

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。 As shown in FIG. 1, by irradiating the SiC wafer 9 with laser light 2, light 6 is emitted from the SiC wafer 9. The light 6 is split by the spectroscope 4 and the intensity of light having a wavelength near 422 nm is observed by the photomultiplier tube 5. At this time, it is desirable to keep the SiC wafer 9 at a low temperature of about 60 to 150K because stronger light emission can be obtained from the SiC wafer 9. Note that a bandpass filter may be used in place of the spectrometer 4.

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。 FIG. 3 shows an emission spectrum observed when a carrier is excited by irradiating a laser to a 4H—SiC single crystal kept at a low temperature of 60 to 150K. The vertical axis is the light intensity, and the horizontal axis is the wavelength. In FIG. 3, an emission spectrum 16 is observed from a 4H—SiC single crystal in which a stacking fault is generated by applying a forward current to a pn diode for a long time (conventional example). The emission spectrum 18 is obtained from a 4H—SiC single crystal in which no stacking fault has occurred. The occurrence of stacking faults can be detected from the difference between the emission spectrum 16 and the emission spectrum 18. For example, the presence or absence of stacking faults can be detected by comparing the emission intensity in the wavelength region near 418 to 424 nm.

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。 In FIG. 3, an emission spectrum 17 is that of a 4H—SiC wafer in which stacking faults are generated by irradiation with He—Cd laser light (example of the present invention). When this emission spectrum 17 is compared with the emission spectrum 16 of the conventional example, it can be seen that both are substantially the same. That is, from FIG. 3, even when the forward current is not applied to the pn diode for a long time, the forward current is applied to the pn diode for a long time by irradiating the pn diode with He-Cd laser light for a short time. A stacking fault similar to the stacking fault that occurs can be generated.

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。 The present invention has been made based on the above findings, and a method for inspecting a silicon carbide semiconductor device according to the present invention is applied to a semiconductor wafer having a pn junction made of a p-type silicon carbide semiconductor and an n-type silicon carbide semiconductor. A step of irradiating a laser beam having energy larger than the band gap of the silicon carbide semiconductor; a step of measuring the intensity of light of a specific wavelength emitted from the semiconductor wafer by the irradiation of the laser beam; and a measured light intensity. And a step of determining characteristic deterioration of the semiconductor device comprising the pn junction.

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。 In this inspection method, the intensity of light having a wavelength range of 410 to 430 nm, preferably 418 to 424 nm, more preferably 422 nm, among the light emitted from the semiconductor wafer may be measured. The semiconductor wafer may be irradiated with the laser light while the semiconductor wafer is cooled and maintained at a temperature of 60 to 150K. In addition, the result of measuring the intensity of light of a specific wavelength emitted from the semiconductor wafer is compared with the measurement result of the semiconductor wafer having no stacking fault measured in advance to determine the presence or absence of stacking fault. It is good also as a structure.

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。 In addition, when the beam diameter of the laser beam and the inspection range are the same or when the inspection range is narrower than the beam diameter of the laser light, the inspection range is wide. A configuration may be adopted in which inspection is performed in a wider range than the beam diameter of the laser beam by changing the relative position between the two, such as moving the laser beam or moving the semiconductor wafer with respect to the laser beam. .

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。 According to the present invention, when a semiconductor wafer made of a silicon carbide semiconductor having a pn junction is irradiated with a laser beam having energy larger than the band gap for a short time, an electron-hole pair is generated, and the electron-hole pair is regenerated. Due to the energy at the time of coupling, a stacking fault similar to the stacking fault generated when a forward current is passed through the pn diode for a long time is generated. Therefore, since it is not necessary to apply a forward current to the pn diode for a long time, it is possible to inspect in a short time whether or not a stacking fault occurs when a forward current is applied to the pn diode for a long time.

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。 In addition, the inspection apparatus for a silicon carbide semiconductor device according to the present invention provides a semiconductor wafer having a pn junction made of a p-type silicon carbide semiconductor and an n-type silicon carbide semiconductor with energy larger than the band gap of the silicon carbide semiconductor. An irradiation means for irradiating a laser beam, a wavelength selection means for selecting light of a specific wavelength from the light emitted from the semiconductor wafer by the irradiation of the laser light emitted from the irradiation means, and a selection by the wavelength selection means Measuring means for measuring the intensity of the light having the specified wavelength.

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。 In this inspection apparatus, the wavelength selection unit may select light having a wavelength range of 410 to 430 nm, preferably a wavelength range of 418 to 424 nm, and more preferably a wavelength of 422 nm. Moreover, it is preferable to further include a cooling means for cooling the semiconductor wafer and maintaining the temperature at 60 to 150K. Further, the apparatus further includes a determination unit that compares the measurement result obtained from the measurement unit with the measurement result of the semiconductor wafer having no stacking fault measured in advance to determine the presence or absence of the stacking fault. Good. Further, the optical component for guiding the laser beam emitted from the irradiation unit to the laser irradiation surface of the semiconductor wafer is held, and the optical component is a surface perpendicular to the optical axis when the laser beam hits the semiconductor wafer. It is preferable to further include a stage that can move in any direction. Moreover, it is preferable to further comprise recording means for recording the presence or absence of characteristic deterioration at each irradiation position obtained by repeating the movement of the stage and the irradiation of the laser beam.

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。 According to this invention, it is possible to irradiate a semiconductor wafer made of a silicon carbide semiconductor having a pn junction with laser light having energy larger than its band gap, and at that time, in the above-mentioned wavelength range emitted from the semiconductor wafer. The intensity of light can be measured. Therefore, by using this inspection apparatus, a semiconductor wafer is irradiated with laser light having energy larger than its band gap for a short time, so that a forward current is not applied to the pn diode for a long time, and the pn diode is forwarded. Whether or not a stacking fault occurs when a directional current is applied for a long time can be inspected in a short time.

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。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device comprising: a step of producing a semiconductor wafer having a pn junction made of a p-type silicon carbide semiconductor and an n-type silicon carbide semiconductor; A step of irradiating a laser beam having energy larger than the band gap of the silicon carbide semiconductor constituting the step, a step of measuring the intensity of light of a specific wavelength emitted from the semiconductor wafer by the irradiation of the laser beam, A step of determining characteristic deterioration of the semiconductor device comprising the pn junction based on light intensity; a step of forming an electrode of a desired pattern on the surface of the semiconductor wafer; and the semiconductor wafer after the electrode is formed into individual semiconductor chips And a dividing step.

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。 In this manufacturing method, the intensity of light having a wavelength range of 410 to 430 nm, preferably 418 to 424 nm, more preferably 422 nm, among the light emitted from the semiconductor wafer may be measured. The semiconductor wafer may be irradiated with the laser light while the semiconductor wafer is cooled and maintained at a temperature of 60 to 150K. In addition, the result of measuring the intensity of light of a specific wavelength emitted from the semiconductor wafer is compared with the measurement result of the semiconductor wafer having no stacking fault measured in advance to determine the presence or absence of stacking fault. It is good also as a structure. In addition, while performing inspection in a wider range than the beam diameter of the laser beam by changing the relative position of the laser beam and the semiconductor wafer, the presence or absence of characteristic deterioration of each irradiation position is recorded, and each recorded irradiation position The semiconductor chip may be selected after dicing based on the characteristic deterioration information.

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。 According to the present invention, a forward current is applied to a pn diode for a long time by irradiating a semiconductor wafer made of a silicon carbide semiconductor having a pn junction with a laser beam having energy larger than the band gap for a short time. In addition, since it is possible to inspect in a short time whether or not a stacking fault occurs when a forward current is applied to the pn diode for a long time, a silicon carbide semiconductor device including this inspection time is manufactured in a short time. be able to. In addition, the position of the portion where the characteristic is deteriorated by the laser light irradiation is recorded at the time of inspection, and the pn diode including the characteristic deteriorated portion is classified as a defective product after manufacturing the pn diode, so that the defective product can be identified for a short time. Can be done easily.

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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when a forward current is sent through a silicon carbide semiconductor device, it can be test | inspected in a short time whether a stacking fault will generate | occur | produce. Moreover, the silicon carbide semiconductor device can be manufactured in a short time by shortening the inspection time.

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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the inspection apparatus according to the embodiment of the present invention. In FIG. 4, the code | symbol 9 is a SiC wafer (semiconductor wafer). The structure of the SiC wafer 9 is a wafer in a state before the electrode films are laminated as shown in FIG.

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。 Reference numeral 1 denotes a He—Cd laser source having a function as irradiation means. Reference numeral 2 denotes laser light emitted from the He—Cd laser source 1. Reference numeral 3 denotes a first reflecting mirror. Reference numeral 4 denotes a spectrometer having a function as wavelength selection means. Reference numeral 5 denotes a photomultiplier tube having a function as a measuring means. Reference numeral 6 denotes light emitted from the SiC wafer 9. Reference numeral 7 denotes a beam splitter. Reference numeral 8 denotes an objective lens.

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。 In addition, the inspection apparatus is provided with a second reflection mirror 12 and a third reflection mirror 13 as optical components for guiding the laser light 2 emitted from the He—Cd laser source 1 to the laser irradiation surface of the SiC wafer 9. ing. In addition, a first stage 15 on which the third reflection mirror 13 is placed and a second stage 14 on which the second reflection mirror 12 and the first stage 15 are placed are provided.

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。 The photomultiplier tube 5 is connected to, for example, a computer 21 having a function as a determination unit. A storage device 22 such as a hard disk having a function as recording means is connected to the computer. The inspection apparatus also includes a cooling device 23 having a function as a cooling means for cooling the SiC wafer 9.

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。 As shown in FIG. 4, the laser beam 2 emitted from the He—Cd laser source 1 (CW laser, center wavelength 325 nm, output 50 mW, energy 3.8 eV) is reflected by the first reflecting mirror 3 and is reflected by the beam splitter 7. Led to. For convenience of explanation, the optical axis direction of the laser beam 2 immediately after being emitted from the He-Cd laser source 1 is defined as the Y direction, the optical axis direction immediately after being reflected by the first reflecting mirror 3 is defined as the X direction, and the X axis. A direction perpendicular to both directions of the Y axis is defined as a Z direction.

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。 The laser beam 2 guided to the beam splitter 7 is reflected again in the Y direction by the beam splitter 7 and guided to the second reflecting mirror 12. Then, the laser beam 2 is reflected again in the X direction by the second reflecting mirror 12 and guided to the third reflecting mirror 13. The laser beam 2 reflected by the third reflecting mirror 13 travels in the Z direction, is condensed by the objective lens 8, and is irradiated onto the SiC wafer 9. At this time, for example, the irradiation power is 4 × 10 ⁵ W / cm ² and the irradiation time is 1 second. The irradiation area is 625 μm ² .

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。 The light 6 emitted from the SiC wafer 9 by laser irradiation is guided to the beam splitter 7 via the objective lens 8, the third reflection mirror 13, and the second reflection mirror 12. The light 6 that has passed through the beam splitter 7 is split by the spectroscope 4. The photomultiplier tube 5 measures the intensity of light in the vicinity of 422 nm, for example, in the wavelength range of 418 to 424 nm.

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。 The computer 21 compares the light intensity obtained by the measurement of the photomultiplier tube 5 with the emission spectrum of the semiconductor wafer having no stacking fault (see FIG. 3, emission spectrum 18), and determines the presence or absence of the stacking fault. The determination result is stored in the storage device 22 together with the correspondence with the laser irradiation position. Here, the emission spectrum of the semiconductor wafer having no stacking defect serving as a reference is obtained in advance using a semiconductor wafer having no stacking defect before starting the inspection, and is stored, for example, in the storage device 22.

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。 When an inspection of an area wider than the irradiation area is performed, the first stage 15 and the second stage 14 may be moved as appropriate. That is, by moving the second stage 14 in the Y direction, the second reflecting mirror 12 and the first stage 15 are moved in the Y direction. Further, by moving the first stage 15 in the X direction, the third reflecting mirror 13 moves in the X direction. By combining these movements in the X and Y directions, the laser irradiation position can be displaced without shifting the optical axis, so the entire wafer can be inspected by changing the laser irradiation position and repeating the irradiation. Can do.

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。 Further, when the SiC wafer 9 is held at a low temperature of about 60 to 150 K during the inspection, the SiC wafer 9 is cooled by the cooling device 23. In addition, since a well-known apparatus can be used as the cooling device 23, description is abbreviate | omitted.

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。 FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for performing an inspection using the inspection apparatus having the above-described configuration. When the inspection is started, first, the SiC wafer 9 is set (step S21). And the He-Cd laser beam 2 is irradiated to the 1st irradiation position of the SiC wafer 9 (step S22), and the emission spectrum radiated | emitted from the SiC wafer 9 at that time is measured (step S23). Based on the measurement result, it is determined whether or not a stacking fault has occurred in the SiC wafer 9 (step S24), and the determination result is recorded in association with the laser irradiation position (step S25). It is determined whether the inspection has been completed for all irradiation areas (step S26). If the inspection has not been completed (step S26: No), the laser irradiation position is changed in the second, third,. S27), the same inspection is performed, and the determination result is recorded. When the inspection of all the irradiation areas is completed (step S26: Yes), the inspection is completed.

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）。 FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the manufacturing method according to the embodiment of the present invention. First, although not particularly limited, for example, an SiC wafer in which an n-type 4H—SiC layer 11a is epitaxially grown on an n-type 4H—SiC substrate 11 and a p-type 4H—SiC layer 10 is laminated thereon by epitaxial growth or ion implantation. 9 (see FIG. 2) is prepared (step S1). Then, a characteristic deterioration test is performed on the manufactured SiC wafer 9 (no electrode or the like is manufactured) by the above-described steps S21 to S27 (step S2).

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）。 The p-type 4H—SiC layer 10 is usually thin, about 2 μm or less, and the penetration length of the He—Cd laser is about 7.4 μm at room temperature, so that the laser penetrates between the n-type 4H—SiC layer 11a. Thereafter, a structure necessary as a semiconductor device, such as an electrode, is produced on the SiC wafer 9 (step S3), and dicing is performed to divide each semiconductor chip (step S4). Finally, based on the information on the correspondence between the stacking faults recorded in the characteristic deterioration test and the laser irradiation position, the pn diode including the characteristic deterioration portion is determined as a defective product and a non-defective product is selected (step) S5).

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。 According to the above-described embodiment, a stacking fault similar to the stacking fault generated when a forward current is applied is generated by irradiating a SiC wafer with He—Cd laser light at a high density for about 1 second. Therefore, if the SiC wafer generates a stacking fault when a forward current is passed for a long time, a stacking fault is generated by irradiation with He—Cd laser light without actually passing a forward current. . Therefore, it can be inspected in a short time whether or not a stacking fault occurs when a forward current is passed through the SiC wafer. Moreover, the SiC semiconductor device can be manufactured in a short time by shortening the inspection time. Therefore, the effect of reducing the inspection and manufacturing costs can be obtained.

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。 Further, the inspection time can be further shortened by increasing the irradiation area while maintaining the irradiation power density by increasing the laser output. For example, if the laser beam diameter is 100 μm, the irradiation area is 7850 μm ² . Accordingly, if the stage moving time and the laser irradiation time are set to about 1 second, the time required to inspect the entire 2 inch diameter wafer is approximately 72 hours. This is 1/3 or less of the conventional inspection time (225 hours) in which a forward current is supplied to each of the 50 diodes for 4.5 hours.

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。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, instead of the spectroscope 4, a band pass filter that transmits light in the wavelength region of about 422 nm, for example, 418 to 424 nm and blocks light on the longer wavelength side and the shorter wavelength side is used as wavelength selection means. You can also.

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。 In FIG. 4, the laser is incident from directly above the semiconductor wafer 9 and the emitted light is collected from directly above. However, the incident direction of the laser is not limited to this. For example, the laser is incident on the semiconductor wafer 9 obliquely. And it is good also as a method of condensing outgoing light from right above the semiconductor wafer 9. Further, in FIG. 4, the semiconductor wafer 9 is fixed and the laser is moved, but the present invention is not limited to this as long as the relative position between the semiconductor wafer 9 and the laser can be changed.

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。 Moreover, this invention is applicable not only when using 4H-SiC single crystal as a semiconductor material but when using another SiC polymorph. However, depending on the SiC polymorph used, a SiC single crystal having a stacking fault caused by using a laser having an energy larger than the SiC band gap and applying a forward current to the pn diode for a long time. It is necessary to match the emission wavelength to be observed with the emission wavelength.

本発明にかかる検査装置の要部の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the principal part of the test | inspection apparatus concerning this invention. 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。It is a figure which shows the structure of the semiconductor wafer used for the test | inspection concerning this invention. 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。It is a figure which shows the emission spectrum of the light radiated | emitted from the 4H-SiC single crystal. 本発明の実施の形態にかかる検査装置を示す図である。It is a figure showing an inspection device concerning an embodiment of the invention. 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。It is a flowchart which shows the procedure of the inspection method concerning embodiment of this invention. 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。It is a flowchart which shows the procedure of the manufacturing method concerning embodiment of this invention.

Explanation of symbols

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） 1 Irradiation means (He-Cd laser source)
2 Laser light 4 Wavelength selection means (spectrometer)
5 Measuring means (photomultiplier tube)
6 Light emitted from a semiconductor wafer 9 Semiconductor wafer (SiC wafer)
10 p-type silicon carbide semiconductor (p-type 4H-SiC layer)
11 n-type silicon carbide semiconductor (n-type 4H-SiC substrate)
11a n-type silicon carbide semiconductor (n-type 4H—SiC layer)
12, 13 Optical parts (reflection mirror)
14, 15 Stage 21 Determination means (computer)
22 Recording means (storage device)
23 Cooling means (cooling device)

Claims

A semiconductor wafer made of a silicon carbide semiconductor is irradiated with a laser beam having energy larger than the band gap of the silicon carbide semiconductor, and the basal plane dislocation is expanded to a stacking fault when the basal plane dislocation exists in the semiconductor wafer. Process,
Comparing the result of measuring the intensity of light of a specific wavelength emitted from the semiconductor wafer and the measurement result of the semiconductor wafer without the basal plane dislocation that is the starting point of the stacking fault that has been measured in advance, Determining the presence or absence of the stacking fault;
A method for inspecting a silicon carbide semiconductor device, comprising:

2. The method for inspecting a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein the intensity of light in a wavelength region of 410 to 430 nm is measured among light emitted from the semiconductor wafer.

2. The method for inspecting a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein the intensity of light in a wavelength region of 418 to 424 nm among light emitted from the semiconductor wafer is measured.

The inspection of the silicon carbide semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the semiconductor wafer is irradiated with the laser beam while being cooled and maintained at a temperature of 60 to 150K. Method.

5. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein inspection is performed in a wider range than a beam diameter of the laser beam by changing a relative position between the laser beam and the semiconductor wafer. Inspection method.

A semiconductor wafer made of a silicon carbide semiconductor is irradiated with a laser beam having energy larger than the band gap of the silicon carbide semiconductor, and the basal plane dislocation is expanded to a stacking fault when the basal plane dislocation exists in the semiconductor wafer. Irradiation means;
Wavelength selection means for selecting light of a specific wavelength from light emitted from the semiconductor wafer by irradiation of the laser light emitted from the irradiation means;
Measuring means for measuring the intensity of light of a specific wavelength selected by the wavelength selecting means;
The measurement result obtained from the measurement means is compared with the measurement result of the semiconductor wafer without the basal plane dislocation that is the starting point of the stacking fault measured in advance, and the presence or absence of the stacking fault is determined. A determination means;
An inspection apparatus for a silicon carbide semiconductor device, comprising:

The inspection apparatus for a silicon carbide semiconductor device according to claim 6, wherein the wavelength selection unit selects light in a wavelength region of 410 to 430 nm.

The inspection apparatus for a silicon carbide semiconductor device according to claim 6, wherein the wavelength selection means selects light in a wavelength range of 418 to 424 nm.

The inspection apparatus for a silicon carbide semiconductor device according to any one of claims 6 to 8, further comprising cooling means for cooling the semiconductor wafer and maintaining the temperature at 60 to 150K.

An optical component that guides the laser beam emitted from the irradiation unit to the laser irradiation surface of the semiconductor wafer is held, and the optical component is within a plane perpendicular to the optical axis when the laser beam strikes the semiconductor wafer. The inspection apparatus for a silicon carbide semiconductor device according to claim 6, further comprising a stage movable in an arbitrary direction.

11. The silicon carbide semiconductor device according to claim 10, further comprising a recording unit configured to record presence / absence of the stacking fault at each irradiation position obtained by repeating the movement of the stage and the irradiation of the laser beam. Inspection device.

A semiconductor wafer made of a silicon carbide semiconductor is irradiated with a laser beam having energy larger than the band gap of the silicon carbide semiconductor constituting the semiconductor wafer, and the basal plane dislocation is present when the basal plane dislocation exists in the semiconductor wafer. A process of expanding into stacking faults;
Measuring the intensity of light of a specific wavelength emitted from the semiconductor wafer by the laser light irradiation;
Comparing the result of measuring the intensity of light of a specific wavelength emitted from the semiconductor wafer and the measurement result of the semiconductor wafer without the basal plane dislocation that is the starting point of the stacking fault that has been measured in advance, Determining the presence or absence of the stacking fault;
Irradiating the entire semiconductor wafer with the laser beam by changing the relative position of the laser beam and the semiconductor wafer, and recording the presence or absence of the stacking fault at each irradiation position;
A step of dicing the semiconductor wafer after producing a necessary structure as a semiconductor device and dividing the semiconductor wafer into individual semiconductor chips;
A step of selecting the semiconductor chip based on information on the presence or absence of the stacking fault at each irradiation position recorded;
The manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device characterized by the above-mentioned.

The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 12, wherein the intensity of light in a wavelength region of 410 to 430 nm is measured among light emitted from the semiconductor wafer.

The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 12, wherein the intensity of light in a wavelength region of 418 to 424 nm among light emitted from the semiconductor wafer is measured.

15. The silicon carbide semiconductor device according to claim 12, wherein the semiconductor wafer is irradiated with the laser light while being cooled and maintained at a temperature of 60 to 150K. Method.