JP2020072156A - Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device - Google Patents

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Abstract

To improve estimation accuracy of a yield.SOLUTION: A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device comprises the steps of: forming an epitaxial wafer 50 by growing an epitaxial layer 40 on an SiC wafer 10; forming a semiconductor wafer 60 by forming a semiconductor element on the epitaxial wafer 50; deriving a contrast value based on an uneven variance on a surface of each epitaxial layer 40 formed on each chip formation region 30 using a confocal scanning device including a differential interference optical system after forming the epitaxial wafer 50; determining whether or not the contrast value is within a contrast threshold value range; and determining epitaxial wafer acceptability by comparing a ratio of a total number of the chip formation regions 30 in which a portion in which the contrast value is out of the contrast threshold value is arranged to a total number of a plurality of chip formation regions 30 with a prescribed wafer threshold value. The method forms the semiconductor wafer 60 only when determining that the ratio is less than the wafer threshold value by determining epitaxial wafer acceptability.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、炭化珪素(以下、SiCという)ウェハを用いるSiC半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a SiC semiconductor device using a silicon carbide (hereinafter referred to as SiC) wafer.

従来より、SiCウェハ上にエピタキシャル層を形成し、所定の半導体製造プロセスを行って半導体素子を形成した後、チップ単位に分割してSiC半導体装置を製造することが提案されている。しかしながら、SiCウェハ上にエピタキシャル層を形成した際には、エピタキシャル層内に種々の欠陥が導入され得ることが知られている。   Conventionally, it has been proposed to form an epitaxial layer on a SiC wafer, perform a predetermined semiconductor manufacturing process to form a semiconductor element, and then divide the chip into chips to manufacture an SiC semiconductor device. However, it is known that various defects can be introduced into the epitaxial layer when the epitaxial layer is formed on the SiC wafer.

このため、例えば、特許文献1には、微分干渉光学系を有する共焦点走査装置を用い、共焦点微分干渉画像に基づいてエピタキシャル層に導入された欠陥の種別を特定する方法が提案されている。そして、例えば、特定した欠陥の種類に基づいて歩留まり等を推定し、所定以上の歩留まりになると推定されると、半導体素子を形成する工程等が行われる。   Therefore, for example, Patent Document 1 proposes a method of using a confocal scanning device having a differential interference optical system to identify the type of defects introduced into the epitaxial layer based on the confocal differential interference image. .. Then, for example, the yield or the like is estimated based on the identified defect type, and when it is estimated that the yield will be equal to or higher than a predetermined value, a step of forming a semiconductor element or the like is performed.

特開2011−211035号公報JP, 2011-211035, A

しかしながら、本発明者らが検討したところ、SiC半導体装置における特性変動(例えば、ドレインリーク)は、エピタキシャル層に導入される欠陥の種類にも依存するが、エピタキシャル層における表面の凹凸状態に強く依存することが確認された。つまり、本発明者らの検討によれば、欠陥の種類を特定しても正確な歩留まりが推定され難く、SiC半導体装置を製造した際に所望の歩留まりが得られない可能性があることが確認された。   However, as a result of examination by the present inventors, the characteristic variation (for example, drain leak) in the SiC semiconductor device depends strongly on the surface irregularity state in the epitaxial layer, although it also depends on the type of defects introduced into the epitaxial layer. It was confirmed to do. That is, according to the study by the present inventors, it is confirmed that the accurate yield is difficult to be estimated even if the type of the defect is specified, and the desired yield may not be obtained when the SiC semiconductor device is manufactured. Was done.

本発明は上記点に鑑み、歩留まりの推定精度を向上しつつ、SiC半導体装置を製造した際に所望の歩留まりを得られるSiC半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a SiC semiconductor device, which can obtain a desired yield when manufacturing a SiC semiconductor device while improving the accuracy of yield estimation.

上記目的を達成するための請求項1では、エピタキシャル層(40)を有するSiC半導体装置の製造方法であって、主表面(10a)を有すると共に、SiC単結晶で構成され、複数のチップ形成領域(30)を有するSiCウェハ(10)を準備することと、主表面上にSiCで構成されるエピタキシャル層を成長させてエピウェハ(50)を形成することと、エピウェハに半導体素子を形成して半導体ウェハ(60)を形成することと、を行う。そして、エピウェハを形成することの後、微分干渉光学系を有する共焦点走査装置を用い、複数のチップ形成領域上に形成されたそれぞれのエピタキシャル層の表面における凹凸変化量に基づいたコントラスト値を導出することと、導出したコントラスト値のそれぞれを所定範囲に設定されたコントラスト閾値の範囲内であるか否かを判定するコントラスト値を比較することと、複数のチップ形成領域の総数に対する、コントラスト値がコントラスト閾値の範囲外となる部分が配置されているチップ形成領域の総数の割合と、所定のウェハ閾値とを比較するエピウェハの良否判定をすることと、を行い、半導体ウェハを形成することは、エピウェハの良否判定をした際に割合がウェハ閾値未満であると判定された場合のみ行う。   A method for manufacturing a SiC semiconductor device having an epitaxial layer (40) according to claim 1 for achieving the above object, comprising a main surface (10a), a single crystal of SiC, and a plurality of chip forming regions. Preparing a SiC wafer (10) having (30), growing an epitaxial layer composed of SiC on the main surface to form an epi-wafer (50), and forming a semiconductor device on the epi-wafer to form a semiconductor. Forming a wafer (60). Then, after forming the epi-wafer, a confocal scanning device having a differential interference optical system is used to derive a contrast value based on the amount of unevenness change on the surface of each epitaxial layer formed on the plurality of chip formation regions. And comparing each of the derived contrast values with the contrast value to determine whether it is within the range of the contrast threshold value set in a predetermined range, and the contrast value with respect to the total number of the plurality of chip formation regions is Forming a semiconductor wafer by performing a pass / fail judgment of an epi-wafer comparing a ratio of the total number of chip formation regions in which a portion outside the range of the contrast threshold is arranged, with a predetermined wafer threshold, Only when it is determined that the ratio is less than the wafer threshold value when the quality of the epitaxial wafer is determined.

これによれば、SiC半導体装置における特性変動は、図5に示されるように、コントラスト値に依存するため、歩留まりの推定精度を向上できる。そして、半導体ウェハを形成することは、エピウェハの良否判定をした際に割合がウェハ閾値未満であると判定された場合のみ行われるようにしている。このため、所望の歩留まりが見込まれる状態でSiC半導体装置を製造することができる。   According to this, as the characteristic variation in the SiC semiconductor device depends on the contrast value as shown in FIG. 5, the yield estimation accuracy can be improved. Then, the semiconductor wafer is formed only when the ratio is determined to be less than the wafer threshold value when the quality of the epitaxial wafer is determined. Therefore, the SiC semiconductor device can be manufactured in a state where a desired yield is expected.

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。   The reference numerals in parentheses that are given to the respective components and the like indicate an example of a correspondence relationship between the components and the like and specific components and the like described in the embodiments described later.

第1実施形態におけるSiC半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a manufacturing process of the SiC semiconductor device in the first embodiment. SiCウェハ準備工程で準備されるSiCウェハの断面図である。It is sectional drawing of the SiC wafer prepared by a SiC wafer preparation process. エピウェハ形成工程で形成されるエピウェハの断面図である。It is sectional drawing of the epi-wafer formed in an epi-wafer formation process. 半導体ウェハ形成工程で形成される半導体ウェハの断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor wafer formed in a semiconductor wafer formation process. SiCウェハの平面図である。It is a top view of a SiC wafer. コントラスト値と表面凹凸との関係に関する実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result regarding the relationship between a contrast value and surface unevenness. コントラスト値と特性変動が発生した領域との関係に関する実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result regarding the relationship between a contrast value and the area | region where the characteristic variation generate | occur | produced. コントラスト値比較工程で不良品になると推定された位置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the position estimated to become a defective product in a contrast value comparison process. 半導体素子特性検査工程で不良品であると判定された位置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the position determined to be defective in a semiconductor element characteristic inspection process. 複数の半導体ウェハにおける、不良品になると推定された不良率と、実際に不良品であると判定された不良率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the defect rate estimated to become a defective product in a some semiconductor wafer, and the defect rate judged to be a defective product actually.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each of the following embodiments, the same or equivalent portions will be denoted by the same reference numerals for description.

(第1実施形態)
第1実施形態について説明する。本実施形態のSiC半導体装置の製造方法では、図1に示されるように、SiCウェハ準備工程S100、エピウェハ形成工程S110、コントラスト値導出工程S120、コントラスト値比較工程S130を順に行う。また、SiC半導体装置の製造方法では、エピウェハ良否判定工程S140、半導体ウェハ形成工程S150、半導体素子特性検査工程S160を順に行う。以下、各工程S100〜S160について順に説明する。
(First embodiment)
The first embodiment will be described. In the method for manufacturing the SiC semiconductor device of the present embodiment, as shown in FIG. 1, a SiC wafer preparation step S100, an epi wafer formation step S110, a contrast value derivation step S120, and a contrast value comparison step S130 are sequentially performed. Further, in the method of manufacturing the SiC semiconductor device, the epitaxial wafer quality determination step S140, the semiconductor wafer forming step S150, and the semiconductor element characteristic inspection step S160 are sequentially performed. Hereinafter, each of the steps S100 to S160 will be described in order.

まず、SiCウェハ準備工程S100では、図2Aおよび図3に示されるように、主表面10aを有するSiCウェハ10を準備する。例えば、SiCウェハ10としては、(0001)Si面に対して主表面10aの成す角度(すなわち、オフ角)が4°、オフ方向が<11−20>とされた4H型のSiC単結晶によって構成され、n型とされたものが準備される。また、SiCウェハ10は、ダイシングライン20にて区画される複数のチップ形成領域30を有しており、複数のチップ形成領域30は、一辺が2〜10mm程度の正方形状とされている。本実施形態では、一辺が5mmの正方形状とされている。 First, in SiC wafer preparation step S100, as shown in FIGS. 2A and 3, SiC wafer 10 having main surface 10a is prepared. For example, as the SiC wafer 10, a 4H-type SiC single crystal having an angle (that is, an off angle) formed by the main surface 10a with respect to a (0001) Si plane of 4 ° and an off direction of <11-20> is used. What is configured and prepared as n + type is prepared. Further, the SiC wafer 10 has a plurality of chip forming regions 30 partitioned by the dicing line 20, and each of the plurality of chip forming regions 30 has a square shape with one side of about 2 to 10 mm. In this embodiment, each side has a square shape of 5 mm.

なお、ここでのオフ方向とは、「成長面の法線ベクトルを(0001)面に投影したベクトルに平行な方向」のことである。また、図2Aは、1つのチップ形成領域30の一部を示す断面図である。また、SiCウェハ10におけるチップ形成領域30は、実際には、図3に示されているよりもさらに多数備えられている。   Note that the off direction here is a “direction parallel to the vector obtained by projecting the normal vector of the growth surface onto the (0001) plane”. Further, FIG. 2A is a cross-sectional view showing a part of one chip formation region 30. In addition, the chip formation region 30 of the SiC wafer 10 is actually provided in a larger number than that shown in FIG.

エピウェハ形成工程S110では、図2Bに示されるように、SiCウェハ10の主表面10a上に、CVD(Chemical Vapor Depositionの略)法等により、SiCで構成されるエピタキシャル層40を成長させることでエピウェハ50を形成する。この際、エピタキシャル層40には、凸欠陥、凹欠陥、パーティクル欠陥、キャロット、三角欠陥等の種々の欠陥が導入される場合がある。   In the epi-wafer forming step S110, as shown in FIG. 2B, an epitaxial layer 40 composed of SiC is grown on the main surface 10a of the SiC wafer 10 by a CVD (abbreviation of Chemical Vapor Deposition) method or the like. Form 50. At this time, various defects such as convex defects, concave defects, particle defects, carrots, and triangular defects may be introduced into the epitaxial layer 40.

なお、エピタキシャル層40に導入される欠陥は、約20〜400μm程度の平面サイズで導入されることが知られており、チップ形成領域30よりも十分に小さい大きさである。また、本実施形態では、エピタキシャル層40は、例えば、SiCウェハ10よりも不純物濃度が低くされたn型とされる。 It is known that the defects introduced into the epitaxial layer 40 are introduced with a plane size of about 20 to 400 μm, which is sufficiently smaller than the chip formation region 30. Further, in the present embodiment, the epitaxial layer 40 is, for example, an n type with an impurity concentration lower than that of the SiC wafer 10.

コントラスト値導出工程S120では、微分干渉光学系を有する共焦点走査装置(以下では、単に共焦点走査装置という)を用い、エピタキシャル層40の表面における凹凸変化量に基づいたコントラスト値を導出する。なお、エピタキシャル層40の表面とは、エピタキシャル層40のうちの主表面10aと反対側の面のことである。また、エピタキシャル層40の表面における凹凸変化量とは、言い換えると勾配変化量のことでもある。   In the contrast value deriving step S120, a confocal scanning device having a differential interference optical system (hereinafter, simply referred to as a confocal scanning device) is used to derive a contrast value based on the unevenness change amount on the surface of the epitaxial layer 40. The surface of the epitaxial layer 40 is the surface of the epitaxial layer 40 opposite to the main surface 10a. Further, the unevenness change amount on the surface of the epitaxial layer 40 also means, in other words, the gradient change amount.

本実施形態では、共焦点走査装置として、特開2011−211035号に記載されている共焦点走査装置と同様の構成のものを用いる。このため、共焦点走査装置における構成の詳細な説明については省略するが、簡単に説明すると、共焦点走査装置は、エピタキシャル層40の表面に形成された数nm程度の微少な凹凸変化量を位相差として検出することが可能となるように構成されている。また、共焦点走査装置は、エピタキシャル層40の表面に数nm程度の凹凸が形成されている場合、これらの凹凸変化量を輝度画像として検出することが可能となるように構成されている。つまり、共焦点走査装置で得られる共焦点微分干渉画像では、凹凸変化量は、低輝度画像、または高輝度画像として検出される。   In this embodiment, a confocal scanning device having the same configuration as the confocal scanning device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-211035 is used. Therefore, a detailed description of the configuration of the confocal scanning device will be omitted, but in brief description, the confocal scanning device determines a minute unevenness variation amount of about several nm formed on the surface of the epitaxial layer 40. It is configured so that it can be detected as a phase difference. Further, the confocal scanning device is configured to be able to detect the variation amount of the unevenness as a brightness image when the unevenness of several nm is formed on the surface of the epitaxial layer 40. That is, in the confocal differential interference contrast image obtained by the confocal scanning device, the unevenness variation amount is detected as a low-luminance image or a high-luminance image.

そして、コントラスト値導出工程S120では、共焦点走査装置を適宜走査させてエピウェハ50の全面を撮像し、得られた共焦点微分干渉画像に基づき、座標(すなわち、アドレス)および当該座標におけるコントラスト値を導出する。つまり、各チップ形成領域30上に形成されたエピタキシャル層40の表面の凹凸変化量に応じたコントラスト値を導出する。   Then, in the contrast value deriving step S120, the confocal scanning device is appropriately scanned to image the entire surface of the epi-wafer 50, and based on the obtained confocal differential interference image, the coordinate (that is, address) and the contrast value at the coordinate are calculated. Derive. That is, the contrast value is derived according to the variation amount of the unevenness of the surface of the epitaxial layer 40 formed on each chip formation region 30.

本明細書におけるコントラスト値とは、「輝度諧調で表わされた共焦点微分干渉画像において、所定領域内における最大輝度−最小輝度」で導出される値である。つまり、共焦点微分干渉画像では、エピタキシャル層40の表面の凹凸変化量によって輝度が変化するため、コントラスト値は、「抽出された欠陥領域およびその周辺部の最大輝度−最小輝度」で導出される値ともいえる。   The contrast value in this specification is a value derived from "maximum luminance-minimum luminance in a predetermined area in a confocal differential interference image represented by luminance gradation". That is, in the confocal differential interference contrast image, the brightness changes depending on the amount of unevenness on the surface of the epitaxial layer 40, and therefore the contrast value is derived as “maximum brightness-minimum brightness of the extracted defect region and its peripheral portion”. It can be said to be a value.

そして、上記のようにコントラスト値が定義されるため、コントラスト値の大きさは、凹凸変化量に依存する。具体的には、図4に示されるように、コントラスト値は、凹凸変化量が大きくなるほど大きくなる。   Then, since the contrast value is defined as described above, the magnitude of the contrast value depends on the unevenness change amount. Specifically, as shown in FIG. 4, the contrast value increases as the unevenness change amount increases.

なお、上記共焦点走査装置は、3次元形状や断面形状の情報も取得することができ、欠陥の詳細な種類についても特定することが可能である。しかしながら、本実施形態では、共焦点走査装置を用いてコントラスト値のみを導出し、欠陥の種類の特定は行わない。また、上記のように、欠陥は、20〜400μm程度の平面サイズであり、1つのチップ形成領域30上に形成されたエピタキシャル層40の全体が欠陥で埋め尽くされるということは想定されない。このため、各チップ形成領域30上に形成されたエピタキシャル層40に凹凸が存在する場合には、当該凹凸に応じたコントラスト値が導出される。   The confocal scanning device can also acquire information on the three-dimensional shape and the cross-sectional shape, and can specify the detailed type of the defect. However, in this embodiment, only the contrast value is derived using the confocal scanning device, and the type of defect is not specified. Further, as described above, the defect has a plane size of about 20 to 400 μm, and it is not assumed that the entire epitaxial layer 40 formed on one chip formation region 30 is filled with the defect. Therefore, when the epitaxial layer 40 formed on each chip formation region 30 has unevenness, a contrast value corresponding to the unevenness is derived.

コントラスト値比較工程S130では、各チップ形成領域30上のエピタキシャル層40におけるコントラスト値が所定範囲に設定されたコントラスト閾値の範囲内であるか否かを判定する。   In the contrast value comparison step S130, it is determined whether or not the contrast value in the epitaxial layer 40 on each chip forming region 30 is within a contrast threshold range set in a predetermined range.

ここで、本発明者らが実際の実験で得たコントラスト値とSiC半導体装置の特性変動の範囲について、図5を参照しつつ説明する。なお、ここでは、SiC半導体装置としてMOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistorの略)を構成し、ドレインリークが発生した場合を特性変動有りとしている。図5に示されるように、SiC半導体装置における特性変動は、欠陥の種類ではなく、コントラスト値の大きさ(すなわち、エピタキシャル層40の表面における凹凸変化量の大きさ)に依存することが確認される。具体的には、本発明者らの実験では、コントラスト値が0〜90の場合には、欠陥の種類に依存せず、SiC半導体装置の特性変動が無かったことが確認された。   Here, the range of the contrast value and the characteristic variation of the SiC semiconductor device obtained by the present inventors in an actual experiment will be described with reference to FIG. Note that, here, a MOSFET (abbreviation of metal oxide semiconductor field effect transistor) is configured as the SiC semiconductor device, and the characteristic variation is defined when a drain leak occurs. As shown in FIG. 5, it is confirmed that the characteristic variation in the SiC semiconductor device depends not on the type of defect but on the magnitude of the contrast value (that is, the magnitude of the unevenness change on the surface of the epitaxial layer 40). It Specifically, the experiments conducted by the present inventors have confirmed that when the contrast value is 0 to 90, the characteristic of the SiC semiconductor device does not vary regardless of the type of defect.

なお、コントラスト閾値の範囲は、共焦点走査装置を構成する各種部材等に依存するため、使用される共焦点走査装置毎に設定される。例えば、図5に示す結果が得られた場合には、コントラスト閾値は、0〜90に設定される。   The range of the contrast threshold depends on various members constituting the confocal scanning device and is set for each confocal scanning device used. For example, when the result shown in FIG. 5 is obtained, the contrast threshold is set to 0-90.

そして、コントラスト値比較工程S130では、コントラスト値がコントラスト閾値の範囲内である場合には、この領域を含んで構成されるSiC半導体装置が良品になると推定する。また、コントラスト値比較工程S130では、コントラスト値がコントラスト閾値の範囲外である場合には、この領域を含んで構成されるSiC半導体装置が不良品になると推定する。   Then, in the contrast value comparing step S130, when the contrast value is within the range of the contrast threshold value, it is estimated that the SiC semiconductor device including this region is a good product. Further, in the contrast value comparing step S130, when the contrast value is outside the range of the contrast threshold value, it is estimated that the SiC semiconductor device including this region is defective.

なお、コントラスト値導出工程S120では、1つのチップ形成領域上に形成されているエピタキシャル層40に複数の欠陥が導入されている場合、当該エピタキシャル層40に対応する共焦点微分干渉画像から複数のコントラスト値が導出される。つまり、1つのチップ形成領域上に形成されているエピタキシャル層40に複数の凹凸が存在する場合、当該エピタキシャル層40に対応する共焦点微分干渉画像から複数のコントラスト値が導出される。この場合、コントラスト値比較工程S130では、少なくとも1つのコントラスト値がコントラスト閾値の範囲外である場合には、この領域を含んで構成されるSiC半導体装置が不良品になると推定する。   In the contrast value deriving step S120, when a plurality of defects are introduced in the epitaxial layer 40 formed on one chip formation region, a plurality of contrasts are obtained from the confocal differential interference contrast image corresponding to the epitaxial layer 40. The value is derived. That is, when the epitaxial layer 40 formed on one chip formation region has a plurality of irregularities, a plurality of contrast values are derived from the confocal differential interference contrast image corresponding to the epitaxial layer 40. In this case, in the contrast value comparing step S130, if at least one contrast value is outside the range of the contrast threshold value, it is estimated that the SiC semiconductor device including this region is defective.

そして、コントラスト値比較工程S130では、例えば、図6に示されるように、チップ形成領域30と、不良品になると推定された部分とを対応させてマッピングする。なお、図6は、不良品になると推定された部分が配置されるチップ形成領域30にハッチングを施している。また、図6は、実際にコントラスト値比較工程S130を行った結果を示している。   Then, in the contrast value comparison step S130, for example, as shown in FIG. 6, the chip formation region 30 and the portion estimated to be a defective product are mapped in correspondence with each other. Note that, in FIG. 6, the chip formation region 30 in which a portion estimated to be a defective product is arranged is hatched. Further, FIG. 6 shows the result of actually performing the contrast value comparison step S130.

エピウェハ良否判定工程S140では、まず、上記コントラスト値比較工程S130において、不良品になると推定された部分が配置されているチップ形成領域30の総数(以下では、単に推定不良の総数という)を特定する。そして、エピウェハ良否判定工程S140では、チップ形成領域30の総数に対する、推定不良の総数の割合(以下では、推定不良率という)と、所定のウェハ閾値とを比較する。例えば、図6では、チップ形成領域の総数が198であり、推定不良の総数が20であるため、推定不良率は、約10%となる。なお、所定のウェハ閾値は、求められる歩留まりによって適宜変更され、例えば、20%とされる。   In the epi-wafer quality determination step S140, first, the total number of chip formation regions 30 in which the portions estimated to be defective in the contrast value comparison step S130 are arranged (hereinafter simply referred to as the total number of estimated defects) is specified. .. Then, in the epitaxial wafer quality determination step S140, the ratio of the total number of estimated defects to the total number of chip formation regions 30 (hereinafter referred to as the estimated defect rate) is compared with a predetermined wafer threshold. For example, in FIG. 6, since the total number of chip formation regions is 198 and the total number of estimated defects is 20, the estimated defective rate is about 10%. The predetermined wafer threshold value is appropriately changed according to the required yield, and is set to 20%, for example.

半導体ウェハ形成工程S150では、図2Cに示されるように、例えば、種々の半導体製造プロセスを適宜行うことによってp型層61とn型層62とを形成することにより、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistorの略)素子等の所望の半導体素子を形成する。これにより、半導体素子が形成された半導体ウェハ60が構成される。   In the semiconductor wafer forming step S150, as shown in FIG. 2C, for example, various semiconductor manufacturing processes are appropriately performed to form the p-type layer 61 and the n-type layer 62, thereby forming a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect). A desired semiconductor element such as an element (abbreviated as Transistor) is formed. As a result, the semiconductor wafer 60 having the semiconductor element is formed.

但し、半導体ウェハ形成工程S150は、推定不良率がウェハ閾値未満である場合のみ行われる。言い換えると、半導体ウェハ形成工程S150は、推定不良率がウェハ閾値以上である場合には行われない。すなわち、半導体ウェハ形成工程S150は、所定以上の歩留まりが見込まれる場合のみ行われる。   However, the semiconductor wafer forming step S150 is performed only when the estimated defective rate is less than the wafer threshold. In other words, the semiconductor wafer forming step S150 is not performed when the estimated defective rate is equal to or higher than the wafer threshold. That is, the semiconductor wafer forming step S150 is performed only when a yield higher than a predetermined value is expected.

半導体素子特性検査工程S160では、半導体素子の電気的特性等を含む特性検査を行う。本実施形態では、上記コントラスト値比較工程S130において、良品になると推定された部分のみを含む半導体素子に対して半導体素子特性検査工程S160を行う。つまり、上記コントラスト値比較工程S130において、不良品になると推定された部分を含む半導体素子に対しては、電気的特性等の半導体素子特性検査工程S160を行わない。   In the semiconductor element characteristic inspection step S160, characteristic inspection including electrical characteristics of the semiconductor element is performed. In the present embodiment, in the contrast value comparison step S130, the semiconductor element characteristic inspection step S160 is performed on the semiconductor element including only the portion estimated to be non-defective. That is, in the contrast value comparison step S130, the semiconductor element characteristic inspection step S160 of electrical characteristics and the like is not performed on the semiconductor element including the portion estimated to be defective.

なお、本発明者らが実際に全ての部分に対して半導体素子特性検査工程S160を行った結果を図7に示し、図7では、実際の特性検査にて不良と判定された部分のチップ形成領域30にハッチングを施している。また、図7は、図6に対応する結果であり、図6の実験で使用したウェハをそのまま使用している。図6および図7に示されるように、推定結果と実際の結果とは、ほぼ一致していることが確認される。また、図8に示されるように、推定不良率と、実測不良率とは、ほぼ同じとなり、70%以上の正解率が得られていることが確認される。なお、実測不良率は、チップ形成領域30の総数に対する、不良品であると実際に判定された部分が配置されているチップ形成領域30の総数に基づく値である。   FIG. 7 shows the result of the semiconductor device characteristic inspection step S160 actually performed on all the portions by the present inventors. In FIG. 7, the chip formation of the portion determined to be defective in the actual characteristic inspection is shown. The area 30 is hatched. Further, FIG. 7 shows the results corresponding to FIG. 6, and the wafer used in the experiment of FIG. 6 is used as it is. As shown in FIGS. 6 and 7, it is confirmed that the estimation result and the actual result substantially match. Further, as shown in FIG. 8, the estimated defective rate and the actually measured defective rate are almost the same, and it is confirmed that a correct answer rate of 70% or more is obtained. The measured defective rate is a value based on the total number of the chip forming areas 30 in which the portion actually determined to be defective is arranged, with respect to the total number of the chip forming areas 30.

その後は、特に図示しないが、半導体ウェハ60をチップ単位に分割することによってSiC半導体装置が製造される。   Thereafter, although not particularly shown, the semiconductor wafer 60 is divided into chips to manufacture the SiC semiconductor device.

以上説明したように、SiC半導体装置における特性変動(例えば、ドレインリーク)は、図5に示されるように、コントラスト値に依存する。そして、本実施形態では、エピタキシャル層40の表面におけるコントラスト値に基づき、SiC半導体装置を構成した際に不良品になる部分を推定している。このため、歩留まりの推定精度を向上できる。また、欠陥の種別を特定する必要もなく、製造工程の簡略化を図ることができる。   As described above, the characteristic variation (for example, drain leak) in the SiC semiconductor device depends on the contrast value as shown in FIG. Then, in the present embodiment, based on the contrast value on the surface of the epitaxial layer 40, the portion that becomes a defective product when the SiC semiconductor device is configured is estimated. Therefore, the yield estimation accuracy can be improved. Further, it is not necessary to specify the type of defect, and the manufacturing process can be simplified.

また、本実施形態では、半導体ウェハ形成工程S150は、エピウェハ良否判定工程S140にて推定不良率がウェハ閾値未満であると判定された場合のみ行われるようにしている。このため、所定以上の歩留まりが見込まれる状態でSiC半導体装置を製造することができる。   Further, in the present embodiment, the semiconductor wafer forming step S150 is performed only when it is determined in the epitaxial wafer quality determination step S140 that the estimated defective rate is less than the wafer threshold. Therefore, the SiC semiconductor device can be manufactured in a state in which a yield higher than a predetermined value is expected.

さらに、本実施形態では、コントラスト値比較工程S130において良品になると推定された部分に対してのみ半導体素子特性検査工程S160を行っている。このため、検査工程の簡略化を図ることができる。   Further, in the present embodiment, the semiconductor element characteristic inspection step S160 is performed only on the portion which is estimated to be a good product in the contrast value comparison step S130. Therefore, the inspection process can be simplified.

(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be appropriately modified within the scope of the claims.

例えば、上記各実施形態では、4H型のSiCウェハ10を例に挙げて説明したが、6H型、3C型、15R型等の他の多形のSiCウェハ10を用いてもよい。また、(0001)面に対するオフ角として4°を例に挙げたが、他の角度であっても構わない。   For example, in each of the above-described embodiments, the 4H-type SiC wafer 10 is described as an example, but other polymorphic SiC wafers 10 such as 6H-type, 3C-type, and 15R-type may be used. Further, although the off angle with respect to the (0001) plane is 4 ° as an example, another angle may be used.

また、上記第1実施形態において、半導体ウェハ形成工程S150では、コントラスト値比較工程S130で不良になると推定された部分に半導体素子を形成しないようにしてもよい。つまり、上記第1実施形態において、半導体ウェハ形成工程S150では、コントラスト値比較工程S130で不良になると推定された部分を含んだ半導体素子が形成されないようにしてもよい。これによれば、半導体ウェハ形成工程の簡略化を図ることができる。   Further, in the first embodiment, in the semiconductor wafer forming step S150, the semiconductor element may not be formed in the portion estimated to be defective in the contrast value comparing step S130. That is, in the first embodiment, in the semiconductor wafer forming step S150, the semiconductor element including the portion estimated to be defective in the contrast value comparing step S130 may not be formed. According to this, the semiconductor wafer forming process can be simplified.

そして、上記第1実施形態において、半導体素子特性検査工程S160では、全ての半導体素子の特性検査を行うようにしてもよい。このようなSiC半導体装置の製造方法としても、半導体ウェハ形成工程S150は推定不良率がウェハ閾値未満である場合のみ行われるため、所望の歩留まりを得ることができる。   Then, in the first embodiment, in the semiconductor element characteristic inspection step S160, the characteristic inspection of all the semiconductor elements may be performed. Even in the method of manufacturing such a SiC semiconductor device, the semiconductor wafer forming step S150 is performed only when the estimated defect rate is less than the wafer threshold, and thus a desired yield can be obtained.

さらに、上記第1実施形態において、準備されるSiCウェハ10は、p型とされていてもよい。   Furthermore, in the first embodiment described above, the SiC wafer 10 prepared may be p-type.

また、上記第1実施形態において、エピウェハ50に形成される半導体素子は、MOSFET素子ではなく、ダイオード素子であってもよいし、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistorの略)素子等であってもよい。   In the first embodiment, the semiconductor element formed on the epi-wafer 50 may be a diode element instead of a MOSFET element, an IGBT (abbreviation of Insulated Gate Bipolar Transistor) element, or the like.

なお、結晶の方位を示す場合、本来ならば所望の数字の上にバー(−)を付すべきであるが、電子出願に基づく表現上の制限が存在するため、本明細書においては、所望の数字の前にバーを付すものとする。   In addition, when indicating the crystal orientation, a bar (-) should be added above the desired number, but there is a restriction in terms of expression based on the electronic application. A bar shall be added before the number.

10 SiCウェハ
10a 主面
30 チップ形成領域
40 エピタキシャル層
50 エピウェハ
60 半導体ウェハ
10 SiC Wafer 10a Main Surface 30 Chip Forming Area 40 Epitaxial Layer 50 Epiwafer 60 Semiconductor Wafer

Claims (3)

エピタキシャル層(40)を有する炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
主表面(10a)を有すると共に、炭化珪素単結晶で構成され、複数のチップ形成領域(30)を有する炭化珪素ウェハ(10)を準備することと、
前記主表面上に炭化珪素で構成される前記エピタキシャル層を成長させてエピウェハ(50)を形成することと、
前記エピウェハに半導体素子を形成して半導体ウェハ(60)を形成することと、を行い、
前記エピウェハを形成することの後、
微分干渉光学系を有する共焦点走査装置を用い、前記複数のチップ形成領域上に形成されたそれぞれの前記エピタキシャル層の表面における凹凸変化量に基づいたコントラスト値を導出することと、
導出した前記コントラスト値のそれぞれを所定範囲に設定されたコントラスト閾値の範囲内であるか否かを判定するコントラスト値を比較することと、
前記複数のチップ形成領域の総数に対する、前記コントラスト値が前記コントラスト閾値の範囲外となる部分が配置されている前記チップ形成領域の総数の割合と、所定のウェハ閾値とを比較するエピウェハの良否判定をすることと、を行い、
前記半導体ウェハを形成することは、前記エピウェハの良否判定をした際に前記割合が前記ウェハ閾値未満であると判定された場合のみ行う炭化珪素半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device having an epitaxial layer (40), comprising:
Providing a silicon carbide wafer (10) having a main surface (10a) and made of silicon carbide single crystal and having a plurality of chip forming regions (30);
Growing the epitaxial layer of silicon carbide on the major surface to form an epi-wafer (50);
Forming a semiconductor element on the epi-wafer to form a semiconductor wafer (60),
After forming the epi-wafer,
Using a confocal scanning device having a differential interference optical system, deriving a contrast value based on the unevenness change amount on the surface of each of the epitaxial layers formed on the plurality of chip formation regions,
Comparing the contrast values to determine whether each of the derived contrast values is within the range of the contrast threshold value set in a predetermined range,
Determining the quality of the epi-wafer comparing the ratio of the total number of the chip forming regions in which the part where the contrast value is outside the range of the contrast threshold value to the total number of the plurality of chip forming regions and a predetermined wafer threshold value And
The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device, wherein forming the semiconductor wafer is performed only when it is determined that the ratio is less than the wafer threshold value when the quality of the epi wafer is determined.
前記半導体ウェハを形成することの後、前記半導体素子の特性を検査することを行い、
前記特性を検査することでは、前記コントラスト値を比較することの際、前記コントラスト値が前記コントラスト閾値の範囲内であると判定された部分のみを含んで形成された前記半導体素子の特性を検査する請求項1に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
After forming the semiconductor wafer, inspect the characteristics of the semiconductor device,
Inspecting the characteristic, in comparing the contrast values, inspects the characteristic of the semiconductor element formed so as to include only a portion where the contrast value is determined to be within the range of the contrast threshold. The method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to claim 1.
前記半導体ウェハを形成することでは、前記コントラスト値を比較することの際、前記コントラスト値が前記コントラスト閾値の範囲内であると判定された部分のみを含むように、前記半導体素子を形成する請求項1に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。

In forming the semiconductor wafer, the semiconductor element is formed so as to include only a portion where the contrast value is determined to be within the range of the contrast threshold when comparing the contrast values. 1. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to 1.

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