JP2018101650A - Method for inspecting semiconductor device, and semiconductor base body - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a method for inspecting a semiconductor device, by which a power-on test can be performed without applying an overload beyond a product design specification range; and a semiconductor base body.SOLUTION: A silicon carbide base body 12 has a laminate structure of a silicon carbide epitaxial growth layer 11, in which an element structure 10a making a diode structure of an element for inspection is formed. A method for inspecting a semiconductor device comprises the steps of: scratching the surface of a silicon carbide epitaxial growth layer 11 when screening silicon carbide base bodies 12; subsequently, passing a forward current through an element for inspection to cause the element for inspection to emit light, and observing a lamination defect extending from the place where the surface is scratched so as to calculate a speed of the extension of the lamination defect; then, calculating a hole density at an epi/substrate interface 8 when the forward current is running through the element for inspection, based on the extension speed of the lamination defect; and determining that the silicon carbide substrate 12 is a conforming product if the hole density is under a lower limit of a defect extension threshold hole density of the epi/substrate interface 8.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、半導体装置の検査方法および半導体基体に関する。   The present invention relates to a semiconductor device inspection method and a semiconductor substrate.

炭化珪素(SiC)を用いて作製されたpin(p−intrinsic−n)ダイオードや、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)の寄生ダイオード(ボディーダイオード)などバイポーラ動作を含む素子では、バイポーラ劣化が生じることが知られている。バイポーラ劣化とは、バイポーラ動作を含む素子の順方向通電時に炭化珪素基体内で積層欠陥が拡張し、順方向電圧降下が増大する現象である。   Includes bipolar operations such as pin (p-intrinsic-n) diodes made using silicon carbide (SiC) and parasitic diodes (body diodes) of MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) It is known that bipolar degradation occurs in the element. Bipolar degradation is a phenomenon in which a stacking fault expands in a silicon carbide substrate when a device including a bipolar operation is energized in a forward direction, and a forward voltage drop increases.

このバイポーラ劣化現象を製品市場で起こさないために、出荷前または製造途中に、バイポーラ動作を含む素子を形成した半導体チップや半導体ウエハに対して大電流、高温度となる条件でスクリーニング試験(通電試験)を行うことが一般的である。バイポーラ劣化現象は、大電流、高温度の条件での動作時に発生しやすいことが経験的に見出されている。このため、作業員の経験則に基づいて、素子の実使用環境よりも厳しい条件でスクリーニング試験が行われている。   In order to prevent this bipolar degradation phenomenon from occurring in the product market, screening tests (energization tests) are performed under conditions of high current and high temperature on semiconductor chips and semiconductor wafers on which elements including bipolar operation are formed before shipment or during production. ) Is common. It has been empirically found that the bipolar deterioration phenomenon is likely to occur during operation under conditions of high current and high temperature. For this reason, the screening test is performed under conditions that are stricter than the actual use environment of the element based on the empirical rules of the workers.

バイポーラ劣化現象を発生させる原因となる積層欠陥の拡張現象は、炭化珪素エピタキシャル層と炭化珪素基板との界面のホール(正孔)密度が所定値を超えることで引き起こされることが開示されている(例えば、下記特許文献1および下記非特許文献1参照。)。図10は、従来の半導体装置での積層欠陥の拡張現象を模式的に示す説明図である。図10に示す従来の半導体装置では、n+型炭化珪素基板101上に結晶欠陥の少ない炭化珪素エピタキシャル成長層111を積層してなる炭化珪素基体112が用いられている。 It has been disclosed that the stacking fault expansion phenomenon that causes the bipolar deterioration phenomenon is caused when the hole (hole) density at the interface between the silicon carbide epitaxial layer and the silicon carbide substrate exceeds a predetermined value ( For example, see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 below.) FIG. 10 is an explanatory view schematically showing an expansion phenomenon of stacking faults in a conventional semiconductor device. In the conventional semiconductor device shown in FIG. 10, a silicon carbide substrate 112 formed by laminating a silicon carbide epitaxial growth layer 111 with few crystal defects on an n + type silicon carbide substrate 101 is used.

ここでは、バイポーラ動作を含む素子の一例としてダイオード110を示す。n+型炭化珪素基板101は、n+型カソード層である。n+型炭化珪素基板101のおもて面上に、炭化珪素エピタキシャル成長層111として、n型バッファ層102、n-型ドリフト層103およびp型アノード層104が順に積層されている。p型アノード層104の内部には、イオン注入によりp+型アノードコンタクト領域105が形成されている。符号106,107は、アノード電極およびカソード電極である。 Here, a diode 110 is shown as an example of an element including a bipolar operation. N + type silicon carbide substrate 101 is an n + type cathode layer. On the front surface of n + -type silicon carbide substrate 101, n-type buffer layer 102, n -type drift layer 103 and p-type anode layer 104 are sequentially laminated as silicon carbide epitaxial growth layer 111. Inside the p-type anode layer 104, a p + -type anode contact region 105 is formed by ion implantation. Reference numerals 106 and 107 denote an anode electrode and a cathode electrode.

ダイオード110の順方向通電時、アノード電極106から炭化珪素基体112の各層を経由してカソード電極107へ向ってホール(正孔)121が移動する。このとき、炭化珪素エピタキシャル成長層111とn+型炭化珪素基板101との界面(以下、エピ/基板界面とする)108のホール密度が所定値を超えると、エピ/基板界面108に存在する基底面転位122を起点として、炭化珪素エピタキシャル成長層111中に積層欠陥123が拡大することが示唆される。 When the diode 110 is energized in the forward direction, a hole 121 moves from the anode electrode 106 to the cathode electrode 107 through each layer of the silicon carbide substrate 112. At this time, if the hole density of interface (hereinafter referred to as epi / substrate interface) 108 between silicon carbide epitaxial growth layer 111 and n + -type silicon carbide substrate 101 exceeds a predetermined value, the basal plane existing at epi / substrate interface 108 From the dislocation 122, it is suggested that the stacking fault 123 expands in the silicon carbide epitaxial growth layer 111.

炭化珪素基体内の積層欠陥を検出する方法として、PL(Photoluminescence:フォトルミネッセンス)法により積層欠陥を検出する方法が提案されている(例えば、下記特許文献2参照。)。   As a method for detecting a stacking fault in a silicon carbide substrate, a method for detecting a stacking fault by a PL (Photoluminescence) method has been proposed (for example, see Patent Document 2 below).

特開2016−082197号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-082197 特開2014−022503号公報JP, 2014-022503, A

ケイ・マエダ(K.Maeda)、外3名、セパレーション オブ ザ ドライビング フォース アンド ラジエーション−エンハンスト ディスロケーション グライド イン 4H−SiC(Separation of the Driving Force and Radiation−Enhanced Dislocation Glide in 4H−SiC)、マテリアルス サイエンス フォーラム(Materials Science Forum)、(スイス)、トランス テック パブリケーションズ インク(Trans Tech Publications Inc.)、2012年7月、第725巻、pp.35−40K. Maeda, 3 others, Separation of the Driving Force and Radiation-Enhanced Dislocation Glide in 4H-SiC Forum (Materials Science Forum), (Switzerland), Trans Tech Publications Inc., July 2012, Vol. 725, pp. 35-40

上述したように炭化珪素基体112中での積層欠陥123の拡張現象の発生メカニズムは開示されている。しかしながら、バイポーラ動作を含む素子の順方向通電時に、エピ/基板界面108のホール密度、および、n-型ドリフト層103のホール密度を実測することは難しい。このため、現状では作業員の経験則に基づくスクリーニング試験方法に頼らざるを得ない状況にある。この場合、炭化珪素エピタキシャル成長層111に積層欠陥123が発生しないことを確認するために、過負荷による過酷な条件でスクリーニング試験を行うこととなる。これによって、配線等が劣化して製品寿命が縮まったり、必要以上に不良品が発生して歩留りが低下するという問題がある。 As described above, the generation mechanism of the expansion phenomenon of the stacking fault 123 in the silicon carbide substrate 112 is disclosed. However, it is difficult to actually measure the hole density of the epi / substrate interface 108 and the hole density of the n type drift layer 103 during forward energization of the device including the bipolar operation. For this reason, at present, it is in a situation where it is necessary to rely on a screening test method based on an empirical rule of the worker. In this case, in order to confirm that the stacking fault 123 does not occur in the silicon carbide epitaxial growth layer 111, a screening test is performed under severe conditions due to overload. As a result, there is a problem that the product life is shortened due to deterioration of the wiring or the like, or defective products are generated more than necessary, resulting in a decrease in yield.

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、製品の設計仕様範囲を超える過負荷をかけずに通電試験を行うことができる半導体装置の検査方法および半導体基体を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an inspection method for a semiconductor device and a semiconductor substrate capable of conducting an energization test without applying an overload exceeding the design specification range of the product in order to eliminate the above-described problems caused by the prior art. And

上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置の検査方法は、炭化珪素からなる半導体基体の主面に設けられた電極に電圧を印加して前記半導体基体の品質を検査する半導体装置の検査方法であって、次の特徴を有する。まず、炭化珪素からなる半導体基板上に炭化珪素からなるエピタキシャル成長層を積層した前記半導体基体に、前記半導体基体の、前記エピタキシャル成長層側の第1主面に配置した前記電極をアノード電極とし、前記半導体基板側の第2主面に配置した前記電極をカソード電極とするダイオードを形成する第1工程を行う。次に、前記半導体素基板の第1主面に傷をつける第2工程を行う。次に、前記ダイオードを順方向に通電して発光させて、前記傷をつけた部分から前記ダイオードの順方向通電時に拡張した積層欠陥を観測し、前記積層欠陥の拡張速度を算出する第3工程を行う。次に、前記第3工程の算出結果に基づいて、前記エピタキシャル成長層と前記半導体基板との界面のホール密度を算出する第4工程を行う。次に、前記第4工程の算出結果に基づいて、前記半導体基体が良品か否かを判定する第5工程を行う。   In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, a method for inspecting a semiconductor device according to the present invention includes applying a voltage to an electrode provided on a main surface of a semiconductor substrate made of silicon carbide, A method for inspecting a semiconductor device for inspecting the quality of the semiconductor device has the following characteristics. First, the semiconductor substrate in which an epitaxial growth layer made of silicon carbide is stacked on a semiconductor substrate made of silicon carbide is used as the anode electrode, and the electrode disposed on the first main surface of the semiconductor substrate on the epitaxial growth layer side is used as the semiconductor substrate. A first step of forming a diode using the electrode disposed on the second main surface on the substrate side as a cathode electrode is performed. Next, a second step of scratching the first main surface of the semiconductor substrate is performed. Next, a third step of calculating the expansion rate of the stacking fault by observing the stacking fault expanded when the diode is forward-turned from the damaged portion by causing the diode to emit light in the forward direction. I do. Next, based on the calculation result of the third step, a fourth step of calculating the hole density at the interface between the epitaxial growth layer and the semiconductor substrate is performed. Next, based on the calculation result of the fourth step, a fifth step of determining whether or not the semiconductor substrate is a non-defective product is performed.

また、この発明にかかる半導体装置の検査方法は、上述した発明において、前記第1工程では、前記アノード電極を選択的に除去して前記エピタキシャル成長層の一部を露出させる窓開け部を形成する。前記第2工程では、前記エピタキシャル成長層の、前記窓開け部に露出する部分に前記傷をつける。前記第3工程では、前記エピタキシャル成長層の、前記窓開け部に露出する部分から前記積層欠陥の拡張現象を観測することを特徴とする。   In the method for inspecting a semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, in the first step, the anode electrode is selectively removed to form a window opening portion exposing a part of the epitaxial growth layer. In the second step, the scratch is made on a portion of the epitaxial growth layer exposed at the window opening. In the third step, an extension phenomenon of the stacking fault is observed from a portion of the epitaxial growth layer exposed to the window opening portion.

また、この発明にかかる半導体装置の検査方法は、上述した発明において、前記第2工程では、前記アノード電極越しに前記エピタキシャル成長層に前記傷をつける。前記第3工程では、前記ダイオードを順方向に通電させて前記傷をつけた部分から前記積層欠陥を拡張させた後、前記アノード電極を除去し、前記ダイオードを発光させて前記積層欠陥を観測することを特徴とする。   In the method for inspecting a semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, in the second step, the epitaxial growth layer is scratched through the anode electrode. In the third step, the stacking fault is expanded from the scratched portion by energizing the diode in the forward direction, and then the anode electrode is removed, the diode is caused to emit light, and the stacking fault is observed. It is characterized by that.

また、この発明にかかる半導体装置の検査方法は、上述した発明において、前記第2工程では、前記エピタキシャル成長層を凹ませることで前記傷をつけることを特徴とする。   The semiconductor device inspection method according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, in the second step, the scratch is made by denting the epitaxial growth layer.

また、この発明にかかる半導体装置の検査方法は、上述した発明において、前記第2工程では、前記エピタキシャル成長層を引っ掻くことで前記傷をつけることを特徴とする。   The semiconductor device inspection method according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, in the second step, the scratch is made by scratching the epitaxial growth layer.

また、この発明にかかる半導体装置の検査方法は、上述した発明において、前記第2工程では、前記エピタキシャル成長層に不活性元素を局所的にイオン注入することで前記傷をつけることを特徴とする。   The semiconductor device inspection method according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, in the second step, the scratch is made by locally implanting an inert element into the epitaxial growth layer.

また、この発明にかかる半導体装置の検査方法は、上述した発明において、前記不活性元素のイオン注入は、不純物濃度を1×1014/cm3以上1×1018/cm3以下とし、注入深さを0.5μmとすることを特徴とする。 In the semiconductor device inspection method according to the present invention, in the above-described invention, the ion implantation of the inert element is performed at an impurity concentration of 1 × 10 14 / cm 3 or more and 1 × 10 18 / cm 3 or less. The thickness is 0.5 μm.

また、この発明にかかる半導体装置の検査方法は、上述した発明において、前記第4工程では、まず、前記積層欠陥の拡張速度と前記エピタキシャル成長層のホール密度との関係を示す特性式を予め取得する。そして、前記第3工程の算出結果および前記特性式に基づいて、前記ダイオードの前記エピタキシャル成長層と前記半導体基板との界面のホール密度を取得することを特徴とする。   In the method for inspecting a semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, in the fourth step, first, a characteristic formula indicating the relationship between the expansion rate of the stacking fault and the hole density of the epitaxial growth layer is acquired in advance. . The hole density at the interface between the epitaxially grown layer of the diode and the semiconductor substrate is obtained based on the calculation result of the third step and the characteristic formula.

また、この発明にかかる半導体装置の検査方法は、上述した発明において、前記第5工程では、まず、前記積層欠陥が発生する前記エピタキシャル成長層のホール密度の範囲の下限値を閾値として予め取得する。そして、前記第4工程の算出結果が前記閾値未満である場合に、前記半導体基体を良品と判定することを特徴とする。   In the method for inspecting a semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, in the fifth step, first, a lower limit value of a hole density range of the epitaxial growth layer in which the stacking fault occurs is acquired in advance as a threshold value. And when the calculation result of the said 4th process is less than the said threshold value, the said semiconductor substrate is determined to be non-defective.

また、この発明にかかる半導体装置の検査方法は、上述した発明において、前記閾値は、1.0×1015/cm3であることを特徴とする。 In the semiconductor device inspection method according to the present invention, the threshold value is 1.0 × 10 15 / cm 3 in the above-described invention.

また、この発明にかかる半導体装置の検査方法は、上述した発明において、前記半導体基体に、前記ダイオードと同じ条件の半導体領域を備えた製品となる半導体素子を形成する工程をさらに含むことを特徴とする。   The semiconductor device inspection method according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the semiconductor device further includes a step of forming a semiconductor element as a product including a semiconductor region having the same conditions as the diode on the semiconductor substrate. To do.

また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体基体は、製品となる半導体素子の製造に用いられ、前記製品が出荷される前に品質検査が行われる炭化珪素からなる半導体基体であって、次の特徴を有する。前記半導体基体は、炭化珪素からなる半導体基板上に炭化珪素からなるエピタキシャル成長層を積層した積層構造を有する。前記半導体基板および前記エピタキシャル成長層の一部でダイオードが構成されている。前記ダイオードは、前記エピタキシャル成長層側の第1主面に設けられたアノード電極と、前記半導体基板側の第2主面に設けられたカソード電極とを有する。前記半導体基体の前記第1主面に傷が形成される。   In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, a semiconductor substrate according to the present invention is used for manufacturing a semiconductor element as a product, and a quality inspection is performed before the product is shipped. A semiconductor substrate made of silicon carbide having the following characteristics. The semiconductor substrate has a laminated structure in which an epitaxial growth layer made of silicon carbide is laminated on a semiconductor substrate made of silicon carbide. A diode is constituted by a part of the semiconductor substrate and the epitaxial growth layer. The diode includes an anode electrode provided on a first main surface on the epitaxial growth layer side and a cathode electrode provided on a second main surface on the semiconductor substrate side. A scratch is formed on the first main surface of the semiconductor substrate.

また、この発明にかかる半導体基体は、上述した発明において、前記アノード電極に、前記エピタキシャル成長層の一部を露出させる窓開け部が設けられている。前記傷は、前記エピタキシャル成長層の、前記窓開け部に露出する部分に形成されることを特徴とする。   In the semiconductor substrate according to the present invention, in the above-described invention, the anode electrode is provided with a window opening portion for exposing a part of the epitaxial growth layer. The scratch is formed in a portion of the epitaxial growth layer exposed at the window opening.

上述した発明によれば、半導体基体につけた傷から、検査用素子の順方向通電時に拡張する積層欠陥を観察して、積層欠陥の拡張速度を算出することで、検査用素子の順方向通電時のエピタキシャル成長層のホール密度を容易に算出することができる。これにより、エピタキシャル成長層と半導体基板との界面(エピ/基板界面)のホール密度を算出することができ、当該エピ/基板界面のホール密度に基づいて、製品の設計仕様の範囲内で半導体基体に積層欠陥が発生するか否かを判定することができる。   According to the above-described invention, by observing the stacking fault that expands during the forward energization of the inspection element from the scratch on the semiconductor substrate, and calculating the expansion rate of the stacking fault, the forward energization of the inspection element The hole density of the epitaxially grown layer can be easily calculated. As a result, the hole density at the interface between the epitaxial growth layer and the semiconductor substrate (epi / substrate interface) can be calculated. Based on the hole density at the epi / substrate interface, It can be determined whether or not a stacking fault occurs.

本発明にかかる半導体装置の検査方法および半導体基体によれば、製品の設計仕様範囲の最大条件で、過負荷をかけずに通電試験を行うことができるという効果を奏する。   According to the semiconductor device inspection method and the semiconductor substrate according to the present invention, it is possible to perform an energization test without applying an overload under the maximum conditions in the product design specification range.

実施の形態にかかる半導体装置の検査方法における検査対象の断面構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the cross-sectional structure of the test object in the inspection method of the semiconductor device concerning embodiment. 実施の形態にかかる半導体装置の検査方法における検査対象の断面構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the cross-sectional structure of the test object in the inspection method of the semiconductor device concerning embodiment. 実施の形態にかかる半導体装置の検査方法における検査対象の断面構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the cross-sectional structure of the test object in the inspection method of the semiconductor device concerning embodiment. 実施の形態にかかる半導体装置の検査方法の概要を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing an outline of a semiconductor device inspection method according to an embodiment; 検査用素子の窓開け部から炭化珪素基体を観測した状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which observed the silicon carbide base | substrate from the window opening part of the element for a test | inspection. 基準pinダイオードの順方向通電時のn-型ドリフト層のホール密度と積層欠陥の拡張速度との関係を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the hole density of the n type drift layer and the expansion rate of stacking faults when the reference pin diode is energized in the forward direction. 基準pinダイオードのp型層のp型不純物濃度と順方向通電時のエピ/基板界面からの積層欠陥の欠陥拡張閾値ホール密度との関係を示す特性図である。It is a characteristic view showing the relationship between the p-type impurity concentration of the p-type layer of the reference pin diode and the defect expansion threshold hole density of the stacking fault from the epi / substrate interface during forward energization. 検査用素子への電圧印加終了後の積層欠陥の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of the stacking fault after completion | finish of the voltage application to the element for a test | inspection. 一般的なダイオードの順方向電流と通電時間との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the forward current of a general diode, and energization time. 従来の半導体装置での積層欠陥の拡張現象を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the expansion phenomenon of the stacking fault in the conventional semiconductor device.

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置の検査方法および半導体基体の好適な実施の形態を詳細に説明する。本明細書および添付図面においては、nまたはpを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、nやpに付す+および−は、それぞれそれが付されていない層や領域よりも高不純物濃度および低不純物濃度であることを意味する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本明細書では、ミラー指数の表記において、“−”はその直後の指数につくバーを意味しており、指数の前に“−”を付けることで負の指数を表している。   Exemplary embodiments of a semiconductor device inspection method and a semiconductor substrate according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the accompanying drawings, it means that electrons or holes are majority carriers in layers and regions with n or p, respectively. Further, + and − attached to n and p mean that the impurity concentration is higher and lower than that of the layer or region where it is not attached. Note that, in the following description of the embodiments and the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components, and duplicate descriptions are omitted. Also, in this specification, in the Miller index notation, “−” means a bar attached to the index immediately after that, and “−” is added before the index to indicate a negative index.

(実施の形態)
まず、実施の形態にかかる半導体装置の検査方法に用いる検査用素子の構造ついて説明する。図1〜3は、実施の形態にかかる半導体装置の検査方法に用いる検査用素子の断面構造の一例を示す断面図である。実施の形態にかかる半導体装置の検査方法に用いる検査用素子(以下、検査用素子とする)は、製品となる半導体素子(不図示)と同一の炭化珪素(SiC)基体12に形成される。図1〜3に示すように、検査用素子として、バイポーラ動作を含む第1〜3素子構造10a〜10cが想定可能である。
(Embodiment)
First, the structure of an inspection element used in the semiconductor device inspection method according to the embodiment will be described. 1 to 3 are cross-sectional views illustrating an example of a cross-sectional structure of an inspection element used in the semiconductor device inspection method according to the embodiment. An inspection element (hereinafter referred to as an inspection element) used in the semiconductor device inspection method according to the embodiment is formed on the same silicon carbide (SiC) substrate 12 as a semiconductor element (not shown) as a product. As shown in FIGS. 1 to 3, first to third element structures 10 a to 10 c including a bipolar operation can be assumed as inspection elements.

炭化珪素基体12は、炭化珪素からなる半導体基板(以下、n+型炭化珪素基板とする)1上に炭化珪素層(以下、炭化珪素エピタキシャル成長層とする)11をエピタキシャル成長させてなる半導体ウエハ、または当該半導体ウエハを個片化した半導体チップである。具体的には、炭化珪素基体12は、n+型炭化珪素基板1のおもて面上に、炭化珪素エピタキシャル成長層11として、n型バッファ層2、n-型ドリフト層3およびp型ベース層4を順に積層させてなる。 Silicon carbide substrate 12 is a semiconductor wafer obtained by epitaxially growing a silicon carbide layer (hereinafter referred to as a silicon carbide epitaxial growth layer) 11 on a semiconductor substrate (hereinafter referred to as an n + -type silicon carbide substrate) 1 made of silicon carbide, or This is a semiconductor chip obtained by dividing the semiconductor wafer. Specifically, the silicon carbide substrate 12 is formed on the front surface of the n + -type silicon carbide substrate 1 as the silicon carbide epitaxial growth layer 11 as an n-type buffer layer 2, an n -type drift layer 3 and a p-type base layer. 4 are laminated in order.

p型ベース層4の内部には、例えばイオン注入によりに第1〜3素子構造10a〜10cに対応するパターンでp+型コンタクト領域5が設けられている。炭化珪素基体12の積層構造により形成されるpn接合でダイオードが構成される。アノード電極6は、炭化珪素基体12のおもて面(p型ベース層4側の面)上に設けられp+型コンタクト領域5に接する。カソード電極7は、炭化珪素基体12の裏面(n+型炭化珪素基板1の裏面)に設けられている。 Inside the p-type base layer 4, p + -type contact regions 5 are provided in a pattern corresponding to the first to third element structures 10a to 10c, for example, by ion implantation. A diode is constituted by a pn junction formed by the laminated structure of the silicon carbide substrate 12. Anode electrode 6 is provided on the front surface (surface on the p-type base layer 4 side) of silicon carbide substrate 12 and is in contact with p + -type contact region 5. Cathode electrode 7 is provided on the back surface of silicon carbide substrate 12 (the back surface of n + -type silicon carbide substrate 1).

アノード電極6およびカソード電極7は、後述する検査用の電極パッドである。アノード電極6には、所定パターンの開口部(以下、窓開け部とする)21が設けられている。アノード電極6の窓開け部21は、後述する検査時に炭化珪素基体12内での積層欠陥の拡張速度を観察するための窓である。アノード電極6の窓開け部21は、例えば、<11−20>方向に平行な直線状のスリットをストライプ状の平面レイアウトに配置した構成を有していてもよい。   The anode electrode 6 and the cathode electrode 7 are electrode pads for inspection described later. The anode electrode 6 is provided with openings (hereinafter referred to as window opening portions) 21 having a predetermined pattern. The window opening portion 21 of the anode electrode 6 is a window for observing the expansion rate of stacking faults in the silicon carbide substrate 12 during inspection described later. The window opening portion 21 of the anode electrode 6 may have a configuration in which, for example, linear slits parallel to the <11-20> direction are arranged in a striped planar layout.

図1に示す第1素子構造10aは、プレーナゲート構造を模した構造である。第1素子構造10aにおいては、p型ベース層4の表面領域(基体おもて面側の部分)に、p+型コンタクト領域5が選択的に設けられる。かつ例えばイオン注入によりp型ベース層4を部分的にn型に反転させて、p型ベース層4を深さ方向に貫通してn-型ドリフト層3に達するn型領域8aが設けられる。n型領域8aは、p+型コンタクト領域5と離して配置されている。n型領域8aによりp型ベース層4は複数に分割されている。 The first element structure 10a shown in FIG. 1 is a structure simulating a planar gate structure. In the first element structure 10a, a p + -type contact region 5 is selectively provided in the surface region of the p-type base layer 4 (portion on the substrate front surface side). In addition, for example, the p-type base layer 4 is partially inverted to n-type by ion implantation, and an n-type region 8a that penetrates the p-type base layer 4 in the depth direction and reaches the n -type drift layer 3 is provided. N type region 8 a is arranged apart from p + type contact region 5. The p-type base layer 4 is divided into a plurality of parts by the n-type region 8a.

図2に示す第2素子構造10bは、トレンチゲート構造を模した構造である。第2素子構造10bにおいては、p型ベース層4の表面領域に、p+型コンタクト領域5が選択的に設けられる。かつp型ベース層4を深さ方向に貫通してn-型ドリフト層3に達するトレンチ8bが設けられる。トレンチ8bは、p+型コンタクト領域5と離して配置されている。トレンチ8bによりp型ベース層4は複数に分割されている。トレンチ8bの内部には、絶縁膜8cのみ、または、絶縁膜8cを介して導電膜が埋め込まれている。 The second element structure 10b shown in FIG. 2 is a structure simulating a trench gate structure. In the second element structure 10 b, a p + type contact region 5 is selectively provided in the surface region of the p type base layer 4. In addition, a trench 8 b that penetrates the p-type base layer 4 in the depth direction and reaches the n -type drift layer 3 is provided. Trench 8b is arranged apart from p + -type contact region 5. The p-type base layer 4 is divided into a plurality of parts by the trench 8b. Inside the trench 8b, only the insulating film 8c or a conductive film is buried via the insulating film 8c.

第1,2素子構造10a,10bには、p型ベース層4とn-型ドリフト層3との間のpn接合でダイオードが形成される。第1,2素子構造10a,10bともにn+型ソース領域は設けなくてよい。第1素子構造10aのアノード電極6の窓開け部21には、p型ベース層4の、n型領域8aとp+型コンタクト領域5に挟まれた部分、およびn型領域8aが露出される。第2素子構造10bのアノード電極6の窓開け部21には、p型ベース層4の、絶縁膜8cとp+型コンタクト領域5に挟まれた部分、および絶縁膜8cが露出される。 In the first and second element structures 10 a and 10 b, a diode is formed at a pn junction between the p-type base layer 4 and the n -type drift layer 3. N + type source regions may not be provided in both the first and second element structures 10a and 10b. In the window opening portion 21 of the anode electrode 6 of the first element structure 10a, the portion of the p-type base layer 4 sandwiched between the n-type region 8a and the p + -type contact region 5 and the n-type region 8a are exposed. . In the window opening portion 21 of the anode electrode 6 of the second element structure 10b, the portion of the p-type base layer 4 sandwiched between the insulating film 8c and the p + -type contact region 5 and the insulating film 8c are exposed.

図3に示す第3素子構造10cは、pinダイオードを模した構造である。第3素子構造10cにおいては、p型ベース層4の表面領域に、p+型コンタクト領域5が一様に設けられる。アノード電極6の窓開け部21には、p+型コンタクト領域5が露出される。このような第1〜3素子構造10a〜10cのいずれかの構造、アノード電極6およびカソード電極7を備えた検査用素子は、製品となる半導体素子と同一の炭化珪素基体12に、当該製品となる半導体素子と離して配置されるのが望ましいが、製品と同品質の基板を用いて別に製造されてもよい。 The third element structure 10c shown in FIG. 3 is a structure simulating a pin diode. In the third element structure 10 c, the p + type contact region 5 is uniformly provided in the surface region of the p type base layer 4. The p + -type contact region 5 is exposed at the window opening portion 21 of the anode electrode 6. Such an inspection element having any one of the first to third element structures 10a to 10c, the anode electrode 6 and the cathode electrode 7 is provided on the same silicon carbide substrate 12 as a semiconductor element to be a product. Although it is desirable that the semiconductor device is disposed apart from the semiconductor device, it may be manufactured separately using a substrate having the same quality as that of the product.

次に、実施の形態にかかる半導体装置の検査方法について、図1〜5を参照して説明する。図4は、実施の形態にかかる半導体装置の検査方法の概要を示すフローチャートである。図5は、検査用素子の窓開け部から炭化珪素基体を観測した状態を示す平面図である。まず、上述したn+型炭化珪素基板1上に炭化珪素エピタキシャル成長層11となる各層を所定の積層構造で積層させてpn接合を形成した炭化珪素基体12(半導体ウエハ)を用意する(図1〜3参照)。 Next, a semiconductor device inspection method according to the embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart illustrating an outline of the semiconductor device inspection method according to the embodiment. FIG. 5 is a plan view showing a state in which the silicon carbide substrate is observed from the window opening portion of the inspection element. First, a silicon carbide substrate 12 (semiconductor wafer) is prepared in which each layer to be a silicon carbide epitaxial growth layer 11 is laminated in a predetermined laminated structure on the n + type silicon carbide substrate 1 described above to form a pn junction (FIGS. 1 to 1). 3).

次に、一般的な方法により、炭化珪素基体12内の複数個所に検査用素子を形成する(ステップS1)。検査用素子は、上述した第1〜3素子構造10a〜10cのうちのいずれかの素子構造、アノード電極6、窓開け部21およびカソード電極7を備える。検査用素子の素子構造は、同一の炭化珪素基体12に形成され製品となる半導体素子の素子構造に応じた素子構造である。また、検査用素子は、例えば、製品となる半導体素子と同じチップサイズに形成されてもよい。   Next, inspection elements are formed at a plurality of locations in the silicon carbide substrate 12 by a general method (step S1). The inspection element includes any one of the first to third element structures 10 a to 10 c described above, the anode electrode 6, the window opening portion 21, and the cathode electrode 7. The element structure of the inspection element is an element structure corresponding to the element structure of a semiconductor element formed on the same silicon carbide substrate 12 and serving as a product. In addition, the inspection element may be formed in the same chip size as that of the semiconductor element to be a product, for example.

次に、炭化珪素基体12の、アノード電極6の窓開け部21に露出する部分に傷をつける(ステップS2)。傷とは、炭化珪素基体12の表面に押し込むことで生じる凹部や、引っ掻くことで生じる欠け等である。炭化珪素基体12の傷をつける部分31(図5参照)の導電型はn型またはp型のいずれであってもよいが、低電流で帯状の積層欠陥を発生させることが可能なp型領域に傷をつけることが好ましい。炭化珪素基体12の表面に傷をつけるために用いる機器22(図1〜3参照)は種々変更可能である。例えば超微小硬さ測定機(ナノインデンター:Nano Indenter)により炭化珪素基体12の表面を凹ませることで傷をつけてもよいし、ダイアモンドペンにより炭化珪素基体12の表面を引っ掻くことで傷をつけてもよい。またさらに別の方法としては、レーザーを照射することにより炭化珪素基体12の表面に傷をつけてもよい。   Next, a portion of the silicon carbide substrate 12 exposed to the window opening portion 21 of the anode electrode 6 is scratched (step S2). Scratches are a concave portion generated by being pushed into the surface of the silicon carbide substrate 12, a chip generated by scratching, or the like. The conductivity type of the portion 31 (see FIG. 5) that damages the silicon carbide substrate 12 may be either n-type or p-type, but a p-type region capable of generating a strip-like stacking fault at a low current. It is preferable to scratch the surface. The equipment 22 (see FIGS. 1 to 3) used for scratching the surface of the silicon carbide substrate 12 can be variously changed. For example, the surface of the silicon carbide substrate 12 may be indented with an ultra-micro hardness measuring machine (Nano Indenter), or the surface of the silicon carbide substrate 12 may be scratched with a diamond pen. May be attached. As yet another method, the surface of the silicon carbide substrate 12 may be damaged by irradiating a laser.

次に、製品となる半導体素子の設計仕様の最大電流および最高温度の条件で、検査用素子のアノード電極6に正電圧を印加し、カソード電極7に負電圧を印加して、p型ベース層4とn-型ドリフト層3との間のpn接合を順バイアスする。これにより、図5に示すように、ステップS2で傷をつけた部分31を起点として積層欠陥32が発生し、基体おもて面に平行に、かつ<11−20>方向に垂直な方向33に拡張する。この積層欠陥32の拡張現象を、アノード電極6の窓開け部21から観測する(ステップS3)。 Next, a positive voltage is applied to the anode electrode 6 of the testing element and a negative voltage is applied to the cathode electrode 7 under the conditions of the maximum current and the maximum temperature of the design specifications of the semiconductor element to be the product, and the p-type base layer The pn junction between 4 and the n -type drift layer 3 is forward-biased. As a result, as shown in FIG. 5, a stacking fault 32 is generated starting from the portion 31 damaged in step S2, and the direction 33 is parallel to the front surface of the substrate and perpendicular to the <11-20> direction. Extend to The expansion phenomenon of the stacking fault 32 is observed from the window opening portion 21 of the anode electrode 6 (step S3).

ステップS3においては、例えば、エレクトロルミネセンス(Electroluminescence(EL):電界発光)法等で検出用素子を発光させて、例えばカメラ等で積層欠陥32を観測する。このとき、積層欠陥32の拡張した部分の、<11−20>方向に垂直な方向33の長さL、および、積層欠陥32が長さLだけ拡張するまでに要した時間(以下、通電時間とする)tを測定する。符号34,35は、それぞれ積層欠陥32の拡張した部分の始点および終点である。   In step S3, for example, the detection element is caused to emit light by an electroluminescence (EL) method or the like, and the stacking fault 32 is observed by a camera or the like, for example. At this time, the length L of the expanded portion of the stacking fault 32 in the direction 33 perpendicular to the <11-20> direction and the time required for the stacking fault 32 to extend by the length L (hereinafter, energization time) Measure t. Reference numerals 34 and 35 are a start point and an end point of the expanded portion of the stacking fault 32, respectively.

次に、積層欠陥32の拡張速度vを算出する(ステップS4)。積層欠陥32の拡張速度vは、下記(1)式であらわされる。炭化珪素基体12に高い応力が働いている場合、この応力の影響を受けて積層欠陥32が移動するため、積層欠陥32の拡張速度vが速くなる。このため、ステップS3において積層欠陥32をリアルタイムに観測する、または、ステップS4において積層欠陥32の拡張速度vを算出することで、炭化珪素基体12に偶発的に高い応力が働いていることを検出することができる。   Next, the expansion speed v of the stacking fault 32 is calculated (step S4). The expansion speed v of the stacking fault 32 is expressed by the following equation (1). When a high stress is applied to the silicon carbide substrate 12, the stacking fault 32 moves under the influence of the stress, so that the expansion speed v of the stacking fault 32 is increased. For this reason, by detecting the stacking fault 32 in real time in step S3 or calculating the expansion speed v of the stacking fault 32 in step S4, it is detected that a high stress is accidentally applied to the silicon carbide substrate 12. can do.

v=L/t ・・・(1)   v = L / t (1)

次に、ステップS4の算出結果に基づいて、検査用素子の順方向通電時のn-型ドリフト層3のホール密度を算出する(ステップS5)。ステップS5におけるn-型ドリフト層3のホール密度の算出方法については後述する。次に、ステップS5の算出結果に基づいて、検査用素子の順方向通電時における炭化珪素エピタキシャル成長層11とn+型炭化珪素基板1との界面(エピ/基板界面)8のホール密度を算出する(ステップS6)。具体的には、エピ/基板界面8のホール密度とは、n型バッファ層2内のエピ/基板界面8から0.2μm以内範囲のホール密度である。 Next, based on the calculation result of step S4, the hole density of the n -type drift layer 3 when the test element is forwardly energized is calculated (step S5). A method for calculating the hole density of the n -type drift layer 3 in step S5 will be described later. Next, based on the calculation result of step S5, the hole density of the interface (epi / substrate interface) 8 between the silicon carbide epitaxial growth layer 11 and the n + type silicon carbide substrate 1 at the time of forward energization of the inspection element is calculated. (Step S6). Specifically, the hole density at the epi / substrate interface 8 is a hole density within a range of 0.2 μm or less from the epi / substrate interface 8 in the n-type buffer layer 2.

また、傷をつけない検査用素子の順方向通電時にエピ/基板界面8から積層欠陥32が発生し始めたときのホール密度(以下、欠陥拡張閾値ホール密度とする)のばらつきの範囲の下限値を予め取得しておく。そして、エピ/基板界面8の欠陥拡張閾値ホール密度の下限値およびステップS6の算出結果に基づいて、炭化珪素基体12の品質を検査する(ステップS7)。具体的には、ステップS7においては、ステップS6の算出結果がエピ/基板界面8の欠陥拡張閾値ホール密度の下限値未満となる炭化珪素基体12を良品と判定する。これにより、実施の形態にかかる半導体装置の検査が完了する。   In addition, the lower limit value of the range of variation in hole density (hereinafter referred to as defect expansion threshold hole density) when a stacking fault 32 starts to occur from the epi / substrate interface 8 during forward energization of an inspection element that is not scratched. Is acquired in advance. Then, the quality of silicon carbide substrate 12 is inspected based on the lower limit value of the defect expansion threshold hole density at epi / substrate interface 8 and the calculation result in step S6 (step S7). Specifically, in step S7, the silicon carbide substrate 12 in which the calculation result in step S6 is less than the lower limit value of the defect expansion threshold hole density at the epi / substrate interface 8 is determined as a non-defective product. Thereby, the inspection of the semiconductor device according to the embodiment is completed.

次に、上述したステップS5におけるn-型ドリフト層3のホール密度の算出方法について説明する。図6は、基準pinダイオードの順方向通電時のn-型ドリフト層のホール密度と積層欠陥の拡張速度との関係を示す特性図である。まず、予め、基準となる一般的なpinダイオード(以下、基準pinダイオードとする)の順方向通電時のn-型ドリフト層のホール密度と積層欠陥の拡張速度との依存性に基づく特性値を取得する。基準pinダイオードは、アノード側からカソード側に向かう方向にp型層、n-型ドリフト層およびn+型層を順に配置した構造を備える。 Next, a method for calculating the hole density of the n type drift layer 3 in step S5 described above will be described. FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the hole density of the n -type drift layer and the expansion rate of stacking faults when the reference pin diode is forwardly energized. First, a characteristic value based on the dependency between the hole density of the n type drift layer and the expansion rate of stacking faults in the forward direction of a general pin diode (hereinafter referred to as a “reference pin diode”) as a reference in advance. get. The reference pin diode has a structure in which a p-type layer, an n -type drift layer, and an n + -type layer are arranged in this order from the anode side to the cathode side.

具体的には、基準pinダイオードの順方向通電時、積層欠陥の拡張速度は、n-型ドリフト層のホール密度に強く依存し、n-型ドリフト層のホール密度の増加に伴って増加することが本発明者により確認されている。このため、上述した実施の形態にかかる半導体装置の検査方法を用いて、n-型ドリフト層のホール密度を種々変更して、基準pinダイオードの順方向通電時の積層欠陥の拡張速度を測定する。その結果を図6に示す。そして、これら複数の測定点から、n-型ドリフト層のホール密度と積層欠陥の拡張速度との関係を示す近似線41を取得する。 Specifically, the forward current of the reference pin diode, expansion rate of the stacking faults, n - depends strongly on the hole density of the type drift layer, n - to increase with increasing hole density type drift layer Has been confirmed by the present inventors. For this reason, by using the inspection method of the semiconductor device according to the above-described embodiment, the hole density of the n -type drift layer is changed variously, and the stacking fault expansion speed when the reference pin diode is forward-directed is measured. . The result is shown in FIG. Then, an approximate line 41 indicating the relationship between the hole density of the n -type drift layer and the expansion rate of the stacking fault is obtained from the plurality of measurement points.

基準pinダイオードのn-型ドリフト層のホール密度は、基準pinダイオードの動作温度、p型層のp型不純物濃度、およびn-型ドリフト層の少数キャリアのライフタイム等から一般的な方法により算出すればよい。図6において、基準pinダイオードの動作温度は、20℃以上150℃以下の範囲で種々変更した。基準pinダイオードのp型層は、ドーパントをアルミニウム(Al)とし、不純物濃度を1.8×1017/cm3以上1.0×1019/cm3以下の範囲内で種々変更した。 The hole density of the n type drift layer of the reference pin diode is calculated by a general method from the operating temperature of the reference pin diode, the p type impurity concentration of the p type layer, the minority carrier lifetime of the n type drift layer, and the like. do it. In FIG. 6, the operating temperature of the reference pin diode was variously changed in the range of 20 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. In the p-type layer of the reference pin diode, the dopant was aluminum (Al), and the impurity concentration was variously changed within the range of 1.8 × 10 17 / cm 3 to 1.0 × 10 19 / cm 3 .

基準pinダイオードのp型層のp型不純物濃度は、一般的な元素分析等により取得可能である。n-型ドリフト層の少数キャリアのライフタイムは、一般的なキャリアのライフタイム測定装置により測定可能である。図6に示す結果から、基準pinダイオードの順方向通電時、積層欠陥の拡張速度は、n-型ドリフト層のホール密度に対して2次関数で近似される近似線41に依存することがわかる。図6に示す基準pinダイオードの特性は、第1〜3素子構造10a〜10cを備えた検査用素子にも適用される。その理由は、次の通りである。 The p-type impurity concentration of the p-type layer of the reference pin diode can be obtained by general elemental analysis or the like. The lifetime of minority carriers in the n -type drift layer can be measured by a general carrier lifetime measuring apparatus. From the results shown in FIG. 6, it can be seen that the stacking fault expansion rate depends on the approximate line 41 approximated by a quadratic function with respect to the hole density of the n -type drift layer when the reference pin diode is forward energized. . The characteristics of the reference pin diode shown in FIG. 6 are also applied to the inspection element including the first to third element structures 10a to 10c. The reason is as follows.

積層欠陥の拡張速度は、p型層の不純物濃度には依存せず、n-型ドリフト層のホール密度に強く依存することが本発明者により確認されている。図6の近似線41は、p型層の内部に形成されるp型領域の配置や不純物濃度に依らないため、基準pinダイオードと同じダイオード構造を有する検査用素子に適用可能であるからである。検査用素子のp型ベース層4、n-型ドリフト層3およびn+型炭化珪素基板1は、それぞれ、基準pinダイオードのp型層、n-型ドリフト層およびn+型層に相当する。 The inventor has confirmed that the expansion rate of stacking faults does not depend on the impurity concentration of the p-type layer but strongly depends on the hole density of the n -type drift layer. This is because the approximate line 41 in FIG. 6 does not depend on the arrangement of the p-type region formed inside the p-type layer or the impurity concentration, and can therefore be applied to an inspection element having the same diode structure as the reference pin diode. . The p-type base layer 4, the n type drift layer 3 and the n + type silicon carbide substrate 1 of the testing element correspond to the p type layer, the n type drift layer and the n + type layer of the reference pin diode, respectively.

すなわち、検査用素子の順方向通電時のn-型ドリフト層3のホール密度は、図6の近似線41において、ステップS4で算出した積層欠陥の拡張速度vに対応するn-型ドリフト層のホール密度となる。したがって、ステップS4で算出した積層欠陥32の拡張速度vが所定速度v1である場合、予め用意した図6の近似線41から所定速度v1に対応するn-型ドリフト層のホール密度p1を取得する。このn-型ドリフト層のホール密度p1が、検査用素子の順方向通電時のn-型ドリフト層3のホール密度となる。 That is, the hole density of the n -type drift layer 3 when the inspection element is forwardly energized corresponds to the n -type drift layer corresponding to the stacking fault extension speed v calculated in step S4 in the approximate line 41 of FIG. The hole density. Therefore, when the expansion speed v of the stacking fault 32 calculated in step S4 is the predetermined speed v1, the hole density p1 of the n type drift layer corresponding to the predetermined speed v1 is acquired from the approximate line 41 of FIG. 6 prepared in advance. . The hole density p1 of the n -type drift layer is the hole density of the n -type drift layer 3 when the test element is energized in the forward direction.

次に、検査用素子の順方向通電時のエピ/基板界面8の欠陥拡張閾値ホール密度の下限値の算出方法について説明する。図7は、基準pinダイオードのp型層のp型不純物濃度と順方向通電時のエピ/基板界面からの積層欠陥の欠陥拡張閾値ホール密度との関係を示す特性図である。まず、上述した実施の形態にかかる半導体装置の検査方法を用いて、基準pinダイオードの順方向通電時における積層欠陥が発生したとき(すなわち積層欠陥の発生後、積層欠陥が拡張し始める前の状態で)のn-型ドリフト層のホール密度を算出する。 Next, a method of calculating the lower limit value of the defect expansion threshold hole density at the epi / substrate interface 8 when the inspection element is forward-energized will be described. FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the p-type impurity concentration of the p-type layer of the reference pin diode and the defect expansion threshold hole density of stacking faults from the epi / substrate interface during forward energization. First, using the semiconductor device inspection method according to the above-described embodiment, when a stacking fault occurs during forward energization of the reference pin diode (that is, after the stacking fault occurs, the stacking fault starts to expand). The hole density of the n -type drift layer is calculated.

基準pinダイオードはn型バッファ層を備えていないため、ここで算出したn-型ドリフト層のホール密度は、基準pinダイオードの順方向通電時のエピ/基板界面の欠陥拡張閾値ホール密度となる。n-型ドリフト層のホール密度は、図6の特性図と同様に算出すればよい。p型層の不純物濃度条件を種々変更して、基準pinダイオードの順方向通電時のエピ/基板界面の欠陥拡張閾値ホール密度を算出した結果を図7に示す。基準pinダイオードの構成は、図6の特性図に用いた基準pinダイオードと同様である。 Since the reference pin diode does not include an n-type buffer layer, the hole density of the n -type drift layer calculated here is the defect expansion threshold hole density at the epi / substrate interface when the reference pin diode is forwardly energized. The hole density of the n -type drift layer may be calculated in the same manner as the characteristic diagram of FIG. FIG. 7 shows the result of calculating the defect expansion threshold hole density at the epi / substrate interface when the reference pin diode is forwardly energized while variously changing the impurity concentration conditions of the p-type layer. The configuration of the reference pin diode is the same as that of the reference pin diode used in the characteristic diagram of FIG.

図7に示すように、基準pinダイオードの順方向通電時のエピ/基板界面の欠陥拡張閾値ホール密度は、同一の炭化珪素基体内に発生する複数の積層欠陥でばらつき51(縦線で示す範囲)が生じていたが、そのばらつき51の範囲の下限値(以下、単に下限値とする)は、温度やp型層の不純物濃度条件に依らずほぼ一定の範囲(図7の矩形枠の範囲内)52内にあることが確認された。具体的には、基準pinダイオードの順方向通電時のエピ/基板界面の欠陥拡張閾値ホール密度の下限値は、1.0×1015/cm3程度である。図7において、基準pinダイオードの動作温度およびp型層の不純物濃度の範囲は図6の特性図と同様である。 As shown in FIG. 7, the defect expansion threshold hole density at the epi / substrate interface at the time of forward energization of the reference pin diode varies with a plurality of stacking faults generated in the same silicon carbide substrate 51 (range indicated by vertical lines). However, the lower limit value of the range of the variation 51 (hereinafter simply referred to as the lower limit value) is a substantially constant range (the range of the rectangular frame in FIG. 7) regardless of the temperature and the impurity concentration condition of the p-type layer. Inner) It was confirmed to be within 52. Specifically, the lower limit value of the defect expansion threshold hole density at the epi / substrate interface during forward energization of the reference pin diode is about 1.0 × 10 15 / cm 3 . In FIG. 7, the operating temperature of the reference pin diode and the impurity concentration range of the p-type layer are the same as those in the characteristic diagram of FIG.

上述したように、基準pinダイオードの順方向通電時のエピ/基板界面の欠陥拡張閾値ホール密度の下限値は、p型層の不純物濃度条件に依らず一定であるため、基準pinダイオードと同じダイオード構造を有する検査用素子にも適用可能である。また、n型バッファ層2を備える検査用素子は、基準pinダイオードにおいてn-型ドリフト層のn型不純物濃度を高くした構造と仮定することができる。このため、ステップS7においては、ステップS6で算出したn型バッファ層2のホール密度と、図7のエピ/基板界面の欠陥拡張閾値ホール密度の下限値と、を比較すればよい。 As described above, the lower limit value of the defect expansion threshold hole density at the epi / substrate interface during forward energization of the reference pin diode is constant regardless of the impurity concentration condition of the p-type layer. The present invention can also be applied to an inspection element having a structure. Further, the inspection element including the n-type buffer layer 2 can be assumed to have a structure in which the n-type impurity concentration of the n -type drift layer is increased in the reference pin diode. Therefore, in step S7, the hole density of the n-type buffer layer 2 calculated in step S6 may be compared with the lower limit value of the defect expansion threshold hole density at the epi / substrate interface in FIG.

具体的には、図7に示す結果から、検査用素子の順方向通電時のエピ/基板界面8の欠陥拡張閾値ホール密度の下限値は、1.0×1015/cm3程度となる。このため、ステップS6で算出されたn型バッファ層2のホール密度が1.0×1015/cm3未満程度であれば、製品となる半導体素子の設計仕様の範囲内で炭化珪素基体12に積層欠陥が発生しない。このため、ステップS7において炭化珪素基体12が良品と判定される。n型バッファ層2のホール密度は、n-型ドリフト層3のホール密度、n型バッファ層2のn型不純物濃度、およびn型バッファ層2の少数キャリアのライフタイム等から一般的な方法により算出すればよい。 Specifically, from the results shown in FIG. 7, the lower limit value of the defect expansion threshold hole density at the epi / substrate interface 8 during forward energization of the inspection element is about 1.0 × 10 15 / cm 3 . For this reason, if the hole density of the n-type buffer layer 2 calculated in step S6 is less than about 1.0 × 10 15 / cm 3 , the silicon carbide substrate 12 is formed within the range of the design specifications of the semiconductor element to be the product. Stacking defects do not occur. For this reason, silicon carbide substrate 12 is determined to be a non-defective product in step S7. The hole density of the n-type buffer layer 2 is determined by a general method from the hole density of the n -type drift layer 3, the n-type impurity concentration of the n-type buffer layer 2, the minority carrier lifetime of the n-type buffer layer 2, and the like. What is necessary is just to calculate.

また、検査用素子がn型バッファ層2を備えていない場合(不図示)、検査用素子の順方向通電時のエピ/基板界面8のホール密度は、n-型ドリフト層3のホール密度である。このため、ステップS6の工程を省略し、ステップS7においては、ステップS5で算出したn-型ドリフト層3のホール密度と、図7のエピ/基板界面の欠陥拡張閾値ホール密度の下限値と、を比較すればよい。すなわち、検査用素子がn型バッファ層2を備えていない場合、ステップS5で算出したn-型ドリフト層3のホール密度が1.0×1015/cm3未満程度であれば、炭化珪素基体12が良品と判定される。 When the inspection element does not include the n-type buffer layer 2 (not shown), the hole density of the epi / substrate interface 8 when the inspection element is forward-energized is the hole density of the n type drift layer 3. is there. For this reason, the step S6 is omitted, and in step S7, the hole density of the n -type drift layer 3 calculated in step S5 and the lower limit value of the defect expansion threshold hole density at the epi / substrate interface in FIG. Should be compared. That is, when the inspection element does not include the n-type buffer layer 2, if the hole density of the n -type drift layer 3 calculated in step S5 is less than about 1.0 × 10 15 / cm 3 , the silicon carbide substrate 12 is determined to be a non-defective product.

検査用素子を製品と同じ炭化珪素基体12上に設ける場合、上述した実施の形態にかかる半導体装置の検査方法を行うタイミングは、炭化珪素基体12に製品となる半導体素子を形成した後であることが望ましい。その理由は、2つある。1つめは、製品となる半導体素子の形成工程における熱処理やイオン注入によって炭化珪素エピタキシャル成長層11のライフタイムが変動し、炭化珪素エピタキシャル成長層11へのホール注入量が初期値から変化する虞があるためである。製品のホール注入量を正しく見積もるためには、製品となる半導体素子の形成後の検査が必要である。2つめは、製品となる半導体素子の形成工程で炭化珪素基体12に付与される応力の影響を見積もるためである。炭化珪素基体12に過大な応力が加わることで積層欠陥の拡張速度が変化することが知られているが、この拡張速度が変化することを利用し、製品となる半導体素子の形成後に積層欠陥の拡張速度を調べることで、製品となる半導体素子に従来と異なる応力がかかっていないかを検知することができる。   When the inspection element is provided on the same silicon carbide substrate 12 as the product, the timing for performing the inspection method of the semiconductor device according to the above-described embodiment is after the semiconductor element to be the product is formed on the silicon carbide substrate 12. Is desirable. There are two reasons for this. The first is that the lifetime of silicon carbide epitaxial growth layer 11 varies due to heat treatment and ion implantation in the process of forming a semiconductor element as a product, and the amount of hole injection into silicon carbide epitaxial growth layer 11 may change from the initial value. It is. In order to correctly estimate the hole injection amount of a product, it is necessary to inspect after the formation of a semiconductor element as a product. The second reason is to estimate the influence of the stress applied to the silicon carbide substrate 12 in the process of forming a semiconductor element to be a product. It is known that an excessive stress is applied to the silicon carbide substrate 12 to change the extension rate of stacking faults. By utilizing this change in the extension rate, stacking faults are formed after the formation of a semiconductor element as a product. By examining the expansion speed, it is possible to detect whether or not a different stress is applied to a semiconductor element as a product.

また、ステップS2において、ナノインデンターやダイアモンドペンで炭化珪素基体12に傷をつける代わりに、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)またはクリプトン(Kr)等の不活性元素を局所的にイオン注入することで炭化珪素基体12の表面に傷をつけてもよい。この場合、アノード電極6を形成する前に、不活性元素を局所的にイオン注入してもよい。不活性元素のイオン注入は、それぞれ、例えば、不純物濃度を1×1014/cm3以上1×1018/cm3以下程度とし、注入深さを0.5μm程度としてもよい。 In step S2, an inert element such as neon (Ne), argon (Ar), or krypton (Kr) is locally ion-implanted instead of scratching the silicon carbide substrate 12 with a nanoindenter or diamond pen. Thus, the surface of the silicon carbide substrate 12 may be damaged. In this case, an inert element may be locally ion-implanted before the anode electrode 6 is formed. In the ion implantation of the inert element, for example, the impurity concentration may be about 1 × 10 14 / cm 3 or more and 1 × 10 18 / cm 3 or less, and the implantation depth may be about 0.5 μm.

次に、上述したステップS4における積層欠陥32の拡張速度の算出方法の別の一例について説明する。図8は、検査用素子への電圧印加終了後の積層欠陥の状態を示す平面図である。図9は、一般的なダイオードの順方向電流と通電時間との関係を示す特性図である。アノード電極6に窓開け部21を形成することが困難である場合、ステップS2において、検査用素子のアノード電極6越しに炭化珪素基体12に到達する深さの傷をつけて、例えばプローブ等で検査用素子に通電すればよい。   Next, another example of the method for calculating the expansion speed of the stacking fault 32 in step S4 described above will be described. FIG. 8 is a plan view showing a state of stacking faults after the voltage application to the inspection element is completed. FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the forward current of a general diode and the energization time. When it is difficult to form the window opening 21 in the anode electrode 6, in step S2, a scratch having a depth reaching the silicon carbide substrate 12 through the anode electrode 6 of the inspection element is made, for example, with a probe or the like. It suffices to energize the inspection element.

このようにアノード電極6越しに炭化珪素基体12の表面に傷をつけた場合においても、ステップS2で傷をつけた部分36から基体おもて面に平行に、かつ<11−20>方向に垂直な方向33に、帯状の積層欠陥37を拡張させることができる。この場合、積層欠陥37はアノード電極6に覆われているため、エレクトロルミネセンスによる発光で観測することができない。このため、検査用素子のアノード電極6を除去した後に、PLイメージング装置等により積層欠陥37を発光させて観測する。   Even when the surface of the silicon carbide substrate 12 is scratched through the anode electrode 6 in this way, the portion 36 damaged in step S2 is parallel to the front surface of the substrate and in the <11-20> direction. The strip-shaped stacking fault 37 can be expanded in the vertical direction 33. In this case, since the stacking fault 37 is covered with the anode electrode 6, it cannot be observed by light emission by electroluminescence. For this reason, after removing the anode electrode 6 of the inspection element, the stacking fault 37 is caused to emit light and observed by a PL imaging apparatus or the like.

そして、上記ステップS3と同様に、積層欠陥37の拡張した部分の、<11−20>方向に垂直な方向33の長さLを取得する。積層欠陥37が長さLだけ拡張するまでに要した時間(通電時間)tは、ダイオードの順方向特性に基づいて算出され、検査用素子への順方向電圧Vfの変化開始(=通電時間0s)から検査用素子の順方向電圧Vfが概ね一定値Vf1となるまでの時間となる(図9参照)。その後、上記(1)式に基づいて積層欠陥37の拡張速度が算出される。   Then, as in step S3, the length L in the direction 33 perpendicular to the <11-20> direction of the expanded portion of the stacking fault 37 is obtained. The time (energization time) t required for the stacking fault 37 to extend by the length L is calculated based on the forward characteristics of the diode, and the change start of the forward voltage Vf to the inspection element (= energization time 0 s). ) Until the forward voltage Vf of the testing element reaches a substantially constant value Vf1 (see FIG. 9). Thereafter, the expansion speed of the stacking fault 37 is calculated based on the above equation (1).

以上、説明したように、本発明者は、炭化珪素基体の表面につけた傷から拡張する積層欠陥がn-型ドリフト層のホール密度に強く依存することを見出した。このため、実施の形態によれば、炭化珪素基体の表面につけた傷から、検査用素子の順方向通電時に拡張する積層欠陥を観察して、積層欠陥の拡張速度を算出することで、検査用素子の順方向通電時のn-型ドリフト層のホール密度を容易に算出することができる。 As described above, the present inventor has found that the stacking fault extending from the scratch on the surface of the silicon carbide substrate strongly depends on the hole density of the n type drift layer. For this reason, according to the embodiment, by observing the stacking fault that expands during the forward energization of the inspection element from the scratches on the surface of the silicon carbide substrate, and calculating the extension speed of the stacking fault, It is possible to easily calculate the hole density of the n -type drift layer when the element is forwardly energized.

従来技術において、n-型ドリフト層のホール密度を算出する場合、pベース層の活性化率や欠陥による再結合の影響等を考慮して算出する必要があり、n-型ドリフト層のホール密度の正確な値を取得することが困難であった。それに対して、実施の形態によれば、上述したように、検査用素子の順方向通電時のn-型ドリフト層のホール密度を容易にかつ正確に算出することができ、算出したn-型ドリフト層のホール密度を用いてエピ/基板界面のホール密度を容易に算出することができる。 In the prior art, n - when calculating the hole density of the type drift layer, it must be calculated in consideration of the recombination of the impact of any activation rate and defects p base layer, n - hole density type drift layer It was difficult to get accurate values. On the other hand, according to the embodiment, as described above, the hole density of the n type drift layer at the time of forward energization of the inspection element can be calculated easily and accurately, and the calculated n type The hole density at the epi / substrate interface can be easily calculated using the hole density of the drift layer.

このスクリーニング試験時、検査用素子に製品の設計仕様範囲の最大電流および最高温度の条件に基づく電圧を印加することで、上記算出したエピ/基板界面のホール密度に基づいて、製品の設計仕様範囲内で積層欠陥が発生しない炭化珪素基体を得ることができる。このため、スクリーニング試験時に設計仕様範囲を超える過負荷がかからない。したがって、必要以上に歩留りが低下することを防止することができる。また、製品の実使用時に炭化珪素基体に積層欠陥が生じないため、製品寿命を長くすることができる。   During this screening test, a voltage based on the maximum current and maximum temperature conditions in the product design specification range is applied to the test element, and the product design specification range is based on the calculated hole density at the epi / substrate interface. A silicon carbide substrate in which no stacking fault occurs can be obtained. For this reason, an overload exceeding the design specification range is not applied during the screening test. Therefore, it is possible to prevent the yield from being lowered more than necessary. Moreover, since a stacking fault does not occur in the silicon carbide substrate during actual use of the product, the product life can be extended.

以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。また、本発明は、導電型を反転させても同様に成り立つ。   As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Further, the present invention is similarly established even when the conductivity type is reversed.

以上のように、本発明にかかる半導体装置の検査方法および半導体基体は、インバータなどの電力変換装置や種々の産業用機械などの電源装置や自動車のイグナイタなどに使用されるパワー半導体装置に有用である。   As described above, the semiconductor device inspection method and the semiconductor substrate according to the present invention are useful for power conversion devices such as inverters, power supply devices such as various industrial machines, and power semiconductor devices used for automobile igniters. is there.

1 n+型炭化珪素基板
2 n型バッファ層
3 n-型ドリフト層
4 p型ベース層
5 p+型コンタクト領域
6 アノード電極
7 カソード電極
8 エピ/基板界面
8a n型領域
8b トレンチ
8c 絶縁膜
10a〜10c 素子構造
11 炭化珪素エピタキシャル成長層
12 炭化珪素基体
21 アノード電極の窓開け部
22 炭化珪素基体の表面に傷をつける機器
31,36 炭化珪素基体の傷をつけた部分
32,37 積層欠陥
33 炭化珪素基体のおもて面に平行で、かつ<11−20>方向に垂直な方向
41 近似線
Vf,Vf1 順方向電圧
p1 ホール密度
v,v1 積層欠陥の拡散速度
1 n + type silicon carbide substrate 2 n type buffer layer 3 n type drift layer 4 p type base layer 5 p + type contact region 6 anode electrode 7 cathode electrode 8 epi / substrate interface 8a n type region 8b trench 8c insulating film 10a -10c Device structure 11 Silicon carbide epitaxial growth layer 12 Silicon carbide substrate 21 Opening portion of anode electrode 22 Equipment for scratching the surface of silicon carbide substrate 31, 36 Scratched portion of silicon carbide substrate 32, 37 Stacking fault 33 Carbonization Direction parallel to the front surface of the silicon substrate and perpendicular to the <11-20> direction 41 Approximate line Vf, Vf1 Forward voltage p1 Hole density v, v1 Stacking defect diffusion rate

Claims (13)

炭化珪素からなる半導体基体の主面に設けられた電極に電圧を印加して前記半導体基体の品質を検査する半導体装置の検査方法であって、
炭化珪素からなる半導体基板上に炭化珪素からなるエピタキシャル成長層を積層した前記半導体基体に、前記半導体基体の、前記エピタキシャル成長層側の第1主面に配置した前記電極をアノード電極とし、前記半導体基板側の第2主面に配置した前記電極をカソード電極とするダイオードを形成する第1工程と、
前記半導体基体の第1主面に傷をつける第2工程と、
前記ダイオードを順方向に通電して発光させて、前記傷をつけた部分から前記ダイオードの順方向通電時に拡張した積層欠陥を観測し、前記積層欠陥の拡張速度を算出する第3工程と、
前記第3工程の算出結果に基づいて、前記エピタキシャル成長層と前記半導体基板との界面のホール密度を算出する第4工程と、
前記第4工程の算出結果に基づいて、前記半導体基体が良品か否かを判定する第5工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の検査方法。
A method for inspecting a semiconductor device for inspecting the quality of a semiconductor substrate by applying a voltage to an electrode provided on a main surface of a semiconductor substrate made of silicon carbide,
The semiconductor substrate in which an epitaxial growth layer made of silicon carbide is laminated on a semiconductor substrate made of silicon carbide, the electrode disposed on the first main surface of the semiconductor substrate on the epitaxial growth layer side is an anode electrode, and the semiconductor substrate side A first step of forming a diode using the electrode disposed on the second main surface of the cathode as a cathode electrode;
A second step of scratching the first main surface of the semiconductor substrate;
A third step of causing the diode to flow in the forward direction to emit light, observing a stacking fault expanded from the scratched portion when the diode is energized in the forward direction, and calculating an extension rate of the stacking fault;
A fourth step of calculating a hole density at the interface between the epitaxial growth layer and the semiconductor substrate based on the calculation result of the third step;
A fifth step of determining whether or not the semiconductor substrate is a non-defective product based on the calculation result of the fourth step;
A method for inspecting a semiconductor device, comprising:
前記第1工程では、前記アノード電極を選択的に除去して前記エピタキシャル成長層の一部を露出させる窓開け部を形成し、
前記第2工程では、前記エピタキシャル成長層の、前記窓開け部に露出する部分に前記傷をつけ、
前記第3工程では、前記エピタキシャル成長層の、前記窓開け部に露出する部分から前記積層欠陥の拡張現象を観測することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の検査方法。
In the first step, a window opening portion is formed by selectively removing the anode electrode to expose a part of the epitaxial growth layer;
In the second step, the scratch is made on a portion of the epitaxial growth layer exposed at the window opening,
2. The method for inspecting a semiconductor device according to claim 1, wherein, in the third step, an extension phenomenon of the stacking fault is observed from a portion of the epitaxial growth layer exposed at the window opening portion.
前記第2工程では、前記アノード電極越しに前記エピタキシャル成長層に前記傷をつけ、
前記第3工程では、前記ダイオードを順方向に通電させて前記傷をつけた部分から前記積層欠陥を拡張させた後、前記アノード電極を除去し、前記ダイオードを発光させて前記積層欠陥を観測することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の検査方法。
In the second step, the scratch is made on the epitaxial growth layer through the anode electrode,
In the third step, the stacking fault is expanded from the scratched portion by energizing the diode in the forward direction, and then the anode electrode is removed, the diode is caused to emit light, and the stacking fault is observed. The method for inspecting a semiconductor device according to claim 1.
前記第2工程では、前記エピタキシャル成長層を凹ませることで前記傷をつけ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半導体装置の検査方法。   The semiconductor device inspection method according to claim 1, wherein, in the second step, the scratch is made by denting the epitaxial growth layer. 前記第2工程では、前記エピタキシャル成長層を引っ掻くことで前記傷をつけることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の検査方法。   3. The semiconductor device inspection method according to claim 1, wherein, in the second step, the scratch is made by scratching the epitaxial growth layer. 前記第2工程では、前記エピタキシャル成長層に不活性元素を局所的にイオン注入することで前記傷をつけることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の検査方法。   3. The method for inspecting a semiconductor device according to claim 1, wherein, in the second step, the scratch is made by locally implanting an inert element into the epitaxial growth layer. 前記不活性元素のイオン注入は、不純物濃度を1×1014/cm3以上1×1018/cm3以下とし、注入深さを0.5μmとすることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の検査方法。 7. The ion implantation of the inert element is performed by setting an impurity concentration to 1 × 10 14 / cm 3 or more and 1 × 10 18 / cm 3 or less and an implantation depth to 0.5 μm. Inspection method of semiconductor device. 前記第4工程では、
前記積層欠陥の拡張速度と前記エピタキシャル成長層のホール密度との関係を示す特性式を予め取得し、
前記第3工程の算出結果および前記特性式に基づいて、前記ダイオードの前記エピタキシャル成長層と前記半導体基板との界面のホール密度を取得することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の半導体装置の検査方法。
In the fourth step,
Obtaining in advance a characteristic equation indicating the relationship between the expansion rate of the stacking fault and the hole density of the epitaxial growth layer,
The hole density at the interface between the epitaxially grown layer of the diode and the semiconductor substrate is obtained based on the calculation result of the third step and the characteristic formula. The inspection method of the semiconductor device as described.
前記第5工程では、
前記積層欠陥が発生する前記エピタキシャル成長層のホール密度の範囲の下限値を閾値として予め取得し、
前記第4工程の算出結果が前記閾値未満である場合に、前記半導体基体を良品と判定することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の半導体装置の検査方法。
In the fifth step,
Acquire in advance as a threshold the lower limit value of the hole density range of the epitaxial growth layer where the stacking fault occurs,
9. The method for inspecting a semiconductor device according to claim 1, wherein when the calculation result of the fourth step is less than the threshold value, the semiconductor substrate is determined to be a non-defective product.
前記閾値は、1.0×1015/cm3であることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の検査方法。 The semiconductor device inspection method according to claim 9, wherein the threshold value is 1.0 × 10 15 / cm 3 . 前記半導体基体に、前記ダイオードと同じ条件の半導体領域を備えた製品となる半導体素子を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載の半導体装置の検査方法。   The semiconductor device inspection according to claim 1, further comprising a step of forming a semiconductor element that is a product including a semiconductor region having the same conditions as the diode on the semiconductor substrate. Method. 製品となる半導体素子の製造に用いられ、前記製品が出荷される前に品質検査が行われる炭化珪素からなる半導体基体であって、
炭化珪素からなる半導体基板上に炭化珪素からなるエピタキシャル成長層を積層した積層構造と、
前記半導体基板および前記エピタキシャル成長層の一部で構成され、前記エピタキシャル成長層側の第1主面に設けられたアノード電極と、前記半導体基板側の第2主面に設けられたカソード電極とを有するダイオードと、
前記第1主面に形成した傷と、
を備えることを特徴とする半導体基体。
A semiconductor substrate made of silicon carbide, which is used for manufacturing a semiconductor element to be a product and subjected to a quality inspection before the product is shipped,
A laminated structure in which an epitaxial growth layer made of silicon carbide is laminated on a semiconductor substrate made of silicon carbide;
A diode comprising a part of the semiconductor substrate and the epitaxial growth layer and having an anode electrode provided on the first main surface on the epitaxial growth layer side and a cathode electrode provided on the second main surface on the semiconductor substrate side When,
Scratches formed on the first main surface;
A semiconductor substrate comprising:
前記アノード電極に、前記エピタキシャル成長層の一部を露出させる窓開け部が設けられており、
前記傷は、前記エピタキシャル成長層の、前記窓開け部に露出する部分に形成されることを特徴とする請求項12に記載の半導体基体。
The anode electrode is provided with a window opening portion for exposing a part of the epitaxial growth layer,
The semiconductor substrate according to claim 12, wherein the scratch is formed in a portion of the epitaxial growth layer exposed at the window opening.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011258683A (en) * 2010-06-08 2011-12-22 Nippon Steel Corp Substrate with defect identification marker, and method of manufacturing the same
JP2014183136A (en) * 2013-03-19 2014-09-29 Mitsubishi Electric Corp Silicon carbide chip, silicon carbide wafer, test method for silicon carbide chip, and test method for silicon carbide wafer
US20150349062A1 (en) * 2014-05-29 2015-12-03 Fairchild Semiconductor Corporation Configuration of portions of a power device within a silicon carbide crystal
WO2018056438A1 (en) * 2016-09-26 2018-03-29 昭和電工株式会社 n-TYPE SiC SINGLE CRYSTAL SUBSTRATE, METHOD FOR PRODUCING SAME AND SiC EPITAXIAL WAFER

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011258683A (en) * 2010-06-08 2011-12-22 Nippon Steel Corp Substrate with defect identification marker, and method of manufacturing the same
JP2014183136A (en) * 2013-03-19 2014-09-29 Mitsubishi Electric Corp Silicon carbide chip, silicon carbide wafer, test method for silicon carbide chip, and test method for silicon carbide wafer
US20150349062A1 (en) * 2014-05-29 2015-12-03 Fairchild Semiconductor Corporation Configuration of portions of a power device within a silicon carbide crystal
WO2018056438A1 (en) * 2016-09-26 2018-03-29 昭和電工株式会社 n-TYPE SiC SINGLE CRYSTAL SUBSTRATE, METHOD FOR PRODUCING SAME AND SiC EPITAXIAL WAFER

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11869814B2 (en) 2021-04-15 2024-01-09 Fuji Electric Co., Ltd. Method of manufacturing silicon carbide semiconductor device

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