JP5999687B2 - SiC epitaxial wafer and SiC semiconductor device using the same - Google Patents

SiC epitaxial wafer and SiC semiconductor device using the same Download PDF

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本発明は、所定のオフ角を有するSiCエピタキシャルウエハおよびそれを用いたSiC半導体素子に関する。   The present invention relates to a SiC epitaxial wafer having a predetermined off angle and a SiC semiconductor device using the same.

近年、Si半導体に比べて高耐圧化、大電流化、低オン抵抗化、高効率化、低消費電力化、高速スイッチングなどを実現できるSiC(シリコンカーバイド:炭化ケイ素)半導体が注目されている。
SiC半導体は、通常、SiCインゴットから切り出す際に、(0001)面から所定のオフ角を付ける。切り出されたウエハは研磨などの加工が施され、加工面上にエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウエハの状態で使用される。SiCエピタキシャル層の成長過程では、オフ角により生じる原子ステップとテラスとよぶ原子平坦面からなる表面に成長の結晶核が生成する。結晶核は熱力学的エネルギーによりテラス上を拡散し、ステップ端で安定化する。このような成長メカニズムはステップフローと呼ばれる。理想的には、成長初期のテラス幅を保ったまま成長するため、SiCの分子1層分の高さのステップも同様に保たれるが、実際には、ウエハ表面の欠陥の有無や、成長温度や成長中の雰囲気などの熱力学的な要因が影響して、結晶核の拡散速度に不均一性が生じて、テラス幅も不均一になる。テラス幅が狭くなるところでは、ステップが集まって束になり(以降、ステップバンチングと呼ぶ)、SiCの分子2層分以上の高さになる。
In recent years, SiC (silicon carbide: silicon carbide) semiconductors that can achieve higher breakdown voltage, higher current, lower on-resistance, higher efficiency, lower power consumption, higher speed switching, and the like than Si semiconductors have attracted attention.
A SiC semiconductor usually has a predetermined off angle from the (0001) plane when it is cut out from a SiC ingot. The cut wafer is subjected to processing such as polishing, and is used in the state of an epitaxial wafer in which an epitaxial layer is formed on the processed surface. In the growth process of the SiC epitaxial layer, crystal nuclei for growth are generated on the surface composed of an atomic step caused by an off angle and an atomic flat surface called a terrace. Crystal nuclei diffuse on the terrace by thermodynamic energy and stabilize at the step edge. Such a growth mechanism is called a step flow. Ideally, since the growth is performed while maintaining the terrace width at the initial stage of growth, the step of the height of one SiC molecule layer is similarly maintained. Thermodynamic factors such as the temperature and the atmosphere during growth affect the crystal nuclei so that the diffusion rate of the crystal nuclei becomes nonuniform and the terrace width becomes nonuniform. Where the terrace width is narrowed, the steps gather together to form a bundle (hereinafter referred to as step bunching), which is at least as high as two SiC molecules.

エピウエハ表面は、デバイスの動作領域でもあり、電極や酸化膜などの界面にもなる。そのため、表面の凹凸であるステップバンチングは、デバイスの動作へ影響を及ぼし、ショットキー電極との界面では、逆方向リーク電流を増大させ、酸化膜との界面では、信頼性低下を引き起こす。同様にpn接合界面ではリーク電流の増加、イオン注入により形成されたバイポーラ動作領域では表面再結合の増加などに影響する。同様に、SiCエピタキシャル層に存在する基底面転位(BPD:Basal Plane Dislocation)も、デバイスの特性に影響を及ぼすことが、非特許文献1などで報告されている。   The epi-wafer surface is also an operation region of the device and becomes an interface such as an electrode or an oxide film. For this reason, step bunching, which is unevenness on the surface, affects the operation of the device, increases the reverse leakage current at the interface with the Schottky electrode, and reduces the reliability at the interface with the oxide film. Similarly, the leakage current increases at the pn junction interface, and the surface recombination increases at the bipolar operation region formed by ion implantation. Similarly, Non-Patent Document 1 reports that basal plane dislocation (BPD: Basal Plane Dislocation) existing in a SiC epitaxial layer also affects device characteristics.

そこで、非特許文献1では、SiCエピタキシャル層のBPD密度を小さくするために、SiCエピタキシャル成長前に、SiC基板の主面を500℃以上の溶融KOHを用いてエッチングすることにより、当該主面にエッチピットを形成する方法が提案されている。
その一方で、非特許文献2では、SiCエピタキシャルウエハの表面のステップバンチングの線密度は、SiCエピタキシャル層形成時の温度およびC/Si比(C(炭素)とSi(シリコン)との供給比)に依存しており、C/Si比=0.5以下にすれば、ステップバンチングの発生を防止できると報告されている。
Therefore, in Non-Patent Document 1, in order to reduce the BPD density of the SiC epitaxial layer, the main surface of the SiC substrate is etched using molten KOH at 500 ° C. or higher before the SiC epitaxial growth, thereby etching the main surface. A method for forming a pit has been proposed.
On the other hand, in Non-Patent Document 2, the step bunching linear density on the surface of the SiC epitaxial wafer is the temperature at the time of forming the SiC epitaxial layer and the C / Si ratio (supply ratio of C (carbon) to Si (silicon)). It is reported that step bunching can be prevented if the C / Si ratio is 0.5 or less.

J. J. Sumakeris, et al. Material Science Forum Vol.457-460 (2004) p.1113-1116J. J. Sumakeris, et al. Material Science Forum Vol.457-460 (2004) p.1113-1116 Keiji Wada, et al. Journal of Crystal Growth 291 (2006) pp.370-374Keiji Wada, et al. Journal of Crystal Growth 291 (2006) pp.370-374 James A. Cooper, JR., Anant Agarwal, Proceedings of the IEEE Vol.90, No.6 (2002) pp.956-968James A. Cooper, JR., Anant Agarwal, Proceedings of the IEEE Vol.90, No.6 (2002) pp.956-968

しかしながら、SiC基板にエッチピットを形成するプロセスを制御することは難しく、たとえば、溶融KOHの温度が10℃異なれば、エッチピットのサイズが大きく変化してしまう。また、溶融KOHを用いたエッチングにより、BPD以外の転位、たとえば、貫通螺旋転位(TSD:Threading Screw Dislocation)や貫通刃状転位(TED:Threading Edge Dislocation)のエッチピットも出現するので、SiC基板の主面の凹凸が数μm以上の大きさになる。その結果、SiCエピタキシャル層の形成後の表面凹凸も大きくなる。そのため、SiCエピタキシャル層にデバイスを形成する前に、SiCエピタキシャル層の表面を平坦化するための加工が必要であるが、平坦化加工の際に、SiCエピタキシャル層の表面にダメージを与えてしまう。   However, it is difficult to control the process of forming the etch pits on the SiC substrate. For example, if the temperature of the molten KOH differs by 10 ° C., the size of the etch pits will change greatly. Further, dislocations other than BPD, for example, etch pits of threading screw dislocation (TSD) and threading edge dislocation (TED) appear by etching using molten KOH. Unevenness on the main surface becomes a size of several μm or more. As a result, the surface unevenness after the formation of the SiC epitaxial layer also increases. Therefore, processing for planarizing the surface of the SiC epitaxial layer is necessary before forming a device in the SiC epitaxial layer, but the surface of the SiC epitaxial layer is damaged during the planarization processing.

一方、SiC基板のSi面(0001)面にSiCをエピタキシャル成長させる場合、高耐圧かつ高信頼性のデバイスを作製する観点から、SiCエピタキシャル層の残留電子濃度は可能な限り小さくさせる方がよい。残留電子濃度を小さくさせるには、エピタキシャル成長時のC/Si比を高くすることが好ましいが、そうすると、SiCエピタキシャル層の表面に発生するステップバンチングの線密度が大きくなるという不具合がある。たとえば、C/Si比=0.5の場合ではステップバンチングの線密度は500cm−1であるのに対し、C/Si比=1.5の場合では、ステップバンチングの線密度が6000cm−1となり、C/Si比の増加に伴ってステップバンチングの線密度は増加してしまう。 On the other hand, when SiC is epitaxially grown on the Si surface (0001) surface of the SiC substrate, the residual electron concentration in the SiC epitaxial layer is preferably made as small as possible from the viewpoint of manufacturing a high breakdown voltage and high reliability device. In order to reduce the residual electron concentration, it is preferable to increase the C / Si ratio during epitaxial growth, but there is a problem that the linear density of step bunching generated on the surface of the SiC epitaxial layer increases. For example, when the C / Si ratio = 0.5, the step bunching linear density is 500 cm −1 , whereas when the C / Si ratio = 1.5, the step bunching linear density is 6000 cm −1 . As the C / Si ratio increases, the linear density of step bunching increases.

本発明の目的は、高品質かつ高信頼性の素子を作製できるSiCエピタキシャルウエハ、およびそれを用いて得られるSiC半導体素子を提供することである。   An object of the present invention is to provide a SiC epitaxial wafer capable of producing a high-quality and high-reliability element, and a SiC semiconductor element obtained using the SiC epitaxial wafer.

上記目的を達成するための本発明のSiCエピタキシャルウエハは、4°以下のオフ角を有するSiC基板と、前記SiC基板の主面に形成され、その表面に0.5nm以上の高さのステップバンチングが形成されたSiCエピタキシャル層とを含み、前記ステップバンチングの線密度が40cm−1以下である。
このSiCエピタキシャルウエハを用いて作製された、ショットキーバリアダイオード、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、BJT(バイポーラトランジスタ)、pnダイオード、サイリスタ、IGBT(Insulated gate bipolar transistor)などの各種SiC半導体素子を動作させた場合でも、ステップバンチングの線密度が40cm−1以下であるため、SiCエピタキシャル層の表面または界面の欠陥領域を減らすことができる。その結果、素子のリーク電流、酸化膜厚の不均一性、界面準位、表面再結合などの低減や、電界効果移動度の向上に効果があるので、高品質かつ高信頼性のSiC半導体素子を提供することができる。
In order to achieve the above object, an SiC epitaxial wafer of the present invention is formed on an SiC substrate having an off angle of 4 ° or less and a main surface of the SiC substrate, and step bunching having a height of 0.5 nm or more on the surface. The step bunching has a linear density of 40 cm −1 or less.
Various SiC semiconductor devices such as Schottky barrier diodes, MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), BJTs (Bipolar Transistors), pn diodes, thyristors, IGBTs (Insulated gate bipolar transistors) manufactured using this SiC epitaxial wafer Even when the step is operated, since the step bunching linear density is 40 cm −1 or less, the defect region on the surface or interface of the SiC epitaxial layer can be reduced. As a result, it is effective in reducing element leakage current, non-uniformity of oxide film thickness, interface state, surface recombination, etc., and improving field effect mobility, so high quality and high reliability SiC semiconductor element Can be provided.

なお、前記ステップバンチングの線密度は5cm−1であることが、さらに好ましい。
また、前記SiC基板の前記主面は、(0001)面に対して[11−20]軸方向に前記4°以下のオフ角で傾斜した面であってもよいし、(0001)面に対して[−1100]軸方向に前記4°以下のオフ角で傾斜した面であってもよい。
また、前記SiC基板の前記主面は、前記4°以下のオフ角で当該SiCインゴットから切り出されたSiCベアウエハの切り出し面を、研削、ラッピングなどの機械加工した後、研磨(主にCMP)またはプラズマエッチングによる削り量が500nm以上であることが好ましい。
In addition, it is more preferable that the linear density of the step bunching is 5 cm −1 .
Further, the main surface of the SiC substrate may be a surface inclined at an off angle of 4 ° or less in the [11-20] axial direction with respect to the (0001) plane, or with respect to the (0001) plane. The surface may be inclined at an off angle of 4 ° or less in the [−1100] axial direction.
Further, the main surface of the SiC substrate is subjected to polishing (mainly CMP) after mechanical processing such as grinding or lapping of the cut surface of the SiC bare wafer cut out from the SiC ingot at an off angle of 4 ° or less. The amount of scraping by plasma etching is preferably 500 nm or more.

すなわち、SiCベアウエハを機械加工した後、CMPまたはプラズマエッチングによる削り量を500nm以上とすることで、機械加工により発生したSiCベアウエハの表面のダメージ層を十分に除去して、表面を平坦化できる。その結果、当該SiCベアウエハ上にエピタキシャル成長しても、そのSiCエピタキシャル層の表面のステップバンチングの線密度を40cm−1以下にすることができる。 That is, after the SiC bare wafer is machined, the amount of scraping by CMP or plasma etching is set to 500 nm or more, whereby the damaged layer on the surface of the SiC bare wafer generated by machining can be sufficiently removed and the surface can be flattened. As a result, even if epitaxial growth is performed on the SiC bare wafer, the linear density of step bunching on the surface of the SiC epitaxial layer can be reduced to 40 cm −1 or less.

さらに好ましくは、前記SiCベアウエハの前記切り出し面は、その機械加工前および/または機械加工後、研磨前および/または研磨後、プラズマエッチング前および/またはプラズマエッチング後に、ドライ酸化法またはウエット酸化法により処理されている。
これにより、SiC基板の主面に、基底面転位のピットを適切なサイズで形成することができる。そのため、SiCウエハのSiCエピタキシャル層の基底面転位密度(BPD密度)を小さくすることができる。たとえば、エピタキシャル成長の際に基底面転位はSiCベアウエハからエピタキシャル層へ伝播してしまうが、基底面転位の場所に適切なサイズのピットが形成されていると、基底面転位はオフ角の方向以外には伝播できなくなり、前記SiCエピタキシャル層の基底面転位密度を10cm−2以下にすることができる。その結果、素子の特性、たとえば、オン抵抗低減、pnダイオードなどのバイポーラ動作の順方向電圧上昇の抑制に効果がある。
More preferably, the cut surface of the SiC bare wafer is formed by a dry oxidation method or a wet oxidation method before the machining and / or after the machining, before the polishing and / or after the polishing, before the plasma etching and / or after the plasma etching. Has been processed.
As a result, basal plane dislocation pits can be formed in an appropriate size on the main surface of the SiC substrate. Therefore, the basal plane dislocation density (BPD density) of the SiC epitaxial layer of the SiC wafer can be reduced. For example, basal plane dislocations propagate from the SiC bare wafer to the epitaxial layer during epitaxial growth, but if pits of an appropriate size are formed at the location of the basal plane dislocations, the basal plane dislocations are not in the off-angle direction. Can no longer propagate, and the basal plane dislocation density of the SiC epitaxial layer can be made 10 cm −2 or less. As a result, it is effective in device characteristics, for example, on-resistance reduction and suppression of forward voltage increase in bipolar operations such as pn diodes.

さらに、研磨後またはプラズマエッチング後に酸化処理する場合には、研磨やプラズマエッチングで除去しきれなかったSiCベアウエハの表面のダメージ層、研磨やプラズマエッチングの際に発生した変質層(ダメージ層)を確実に除去することができる。そのため、SiCエピタキシャル層の表面のステップバンチングの発生を一層減らすことができる。   Furthermore, when oxidation is performed after polishing or after plasma etching, a damaged layer on the surface of the SiC bare wafer that cannot be removed by polishing or plasma etching, or a damaged layer (damaged layer) generated during polishing or plasma etching is surely obtained. Can be removed. Therefore, generation of step bunching on the surface of the SiC epitaxial layer can be further reduced.

また、前記SiC基板は4H−SiCからなることが好ましく、前記SiC基板の前記主面はSi面であることが好ましい。主面がSi面であれば、同じC/Si比でSiCを結晶成長させても、成長後の残留電子濃度を低く抑えることができる。
また、前記SiCエピタキシャル層は4H−SiCからなることが好ましく、その窒素濃度が5×1016cm−3以下であることが好ましい。
The SiC substrate is preferably made of 4H—SiC, and the main surface of the SiC substrate is preferably an Si surface. If the main surface is a Si surface, the residual electron concentration after growth can be kept low even if SiC is crystal-grown at the same C / Si ratio.
Moreover, it is preferable that the said SiC epitaxial layer consists of 4H-SiC, and it is preferable that the nitrogen concentration is 5 * 10 < 16 > cm < -3 > or less.

また、前記SiCエピタキシャル層の厚さが3μm以上であることが好ましく、4μm〜100μmであることがさらに好ましい。一般的に半導体素子の耐圧は、耐圧を保持する層の厚さに比例し、SiC半導体素子の場合、SiCエピタキシャル層の厚さをこの範囲にすることにより、300Vから10kVの耐圧を確保することができる。
そして、本発明のSiC半導体素子は、上記した本発明のSiCエピタキシャルウエハを用いて形成されている。そのため、SiCエピタキシャル層の表面における欠陥密度減少に因る、リーク電流低減、電界効果移動度向上、電流増幅率増加などの効果があり、非常に高品質かつ高信頼性のある素子である。
Moreover, it is preferable that the thickness of the said SiC epitaxial layer is 3 micrometers or more, and it is further more preferable that they are 4 micrometers-100 micrometers. In general, the breakdown voltage of a semiconductor element is proportional to the thickness of the layer that holds the breakdown voltage. In the case of a SiC semiconductor element, the breakdown voltage of 300 V to 10 kV is ensured by setting the thickness of the SiC epitaxial layer within this range. Can do.
The SiC semiconductor element of the present invention is formed using the above-described SiC epitaxial wafer of the present invention. For this reason, there are effects such as reduction in leakage current, improvement in field-effect mobility, and increase in current amplification factor due to a decrease in defect density on the surface of the SiC epitaxial layer, and the device is extremely high quality and highly reliable.

図1は、本発明の一実施形態に係るSiCエピタキシャルウエハの概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a SiC epitaxial wafer according to an embodiment of the present invention. 図2は、SiCエピタキシャル層における厚さとキャリア濃度との相関図である。FIG. 2 is a correlation diagram between the thickness and the carrier concentration in the SiC epitaxial layer. 図3は、SiCエピタキシャル層における厚さとオン抵抗との相関図である。FIG. 3 is a correlation diagram between the thickness and the on-resistance in the SiC epitaxial layer. 図4は、4H−SiCの結晶構造のユニットセルを表した模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a unit cell having a crystal structure of 4H—SiC. 図5は、図4のユニットセルを(0001)面の真上から見た図である。FIG. 5 is a view of the unit cell of FIG. 4 as viewed from directly above the (0001) plane. 図6(a)(b)は、図1のSiCエピタキシャルウエハの要部拡大図であり、図6(a)は平面図、図6(b)は断面図であって、図6(a)の切断線A−Aでの断面を示している。6A and 6B are enlarged views of main parts of the SiC epitaxial wafer of FIG. 1, FIG. 6A is a plan view, and FIG. 6B is a cross-sectional view. The cross section at the cutting line AA is shown. 図7は、SiC基板のオフ角とステップ成長幅との関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the off-angle of the SiC substrate and the step growth width. 図8(a)(b)は、ステップバンチングの線密度を説明するための図である。FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining the linear density of step bunching. 図9は、ステップバンチングと基底面転位との対応関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a correspondence relationship between step bunching and basal plane dislocations. 図10は、図1のSiCエピタキシャルウエハの製造工程を工程順に示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a manufacturing process of the SiC epitaxial wafer of FIG. 1 in the order of steps. 図11は、SiCエピタキシャル成長前の酸化処理の有無により、エピ表面のBPDがどの程度変化するかを説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining how much the BPD on the epi surface changes depending on the presence or absence of oxidation treatment before SiC epitaxial growth. 図12は、従来技術および本発明における、C/Si比とステップバンチングの線密度との関係を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the relationship between C / Si ratio and step bunching linear density in the prior art and the present invention. 図13は、Si面およびC面それぞれに形成されたSiCエピタキシャル層における、C/Si比と残留電子濃度との関係を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the C / Si ratio and the residual electron concentration in the SiC epitaxial layer formed on each of the Si plane and the C plane. 図14は、図1のSiCエピタキシャルウエハを用いて作製したショットキーバリアダイオードの模式的な断面図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a Schottky barrier diode fabricated using the SiC epitaxial wafer of FIG. 図15は、図1のSiCエピタキシャルウエハを用いて作製したトレンチゲート型MOSFETの模式的な断面図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of a trench gate type MOSFET fabricated using the SiC epitaxial wafer of FIG. 図16は、図1のSiCエピタキシャルウエハを用いて作製したプレーナゲート型MOSFETの模式的な断面図である。FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of a planar gate type MOSFET fabricated using the SiC epitaxial wafer of FIG. 図17(a)(b)は、SiC基板のオフ角の変形例を示す図であって、図17(a)は平面図、図17(b)は断面図であって、図17(a)の切断線D−Dでの断面を示している。17 (a) and 17 (b) are views showing modifications of the off-angle of the SiC substrate, in which FIG. 17 (a) is a plan view, FIG. 17 (b) is a cross-sectional view, and FIG. ) Is a cross section taken along a cutting line DD.

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るSiCエピタキシャルウエハの概略図である。図2は、SiCエピタキシャル層における厚さとキャリア濃度との相関図である。図3は、SiCエピタキシャル層における厚さとオン抵抗との相関図である。
SiCエピタキシャルウエハ1は、4H−SiCからなり、SiC基板2と、SiC基板2に積層されたSiCエピタキシャル層3とを含む。SiC基板2の厚さtは、たとえば、200μm〜500μmであり、SiCエピタキシャル層3の厚さtは、SiC基板2よりも薄く、たとえば、5μm以上、好ましくは、4μm〜100μmである。また、SiCエピタキシャル層3の窒素濃度は、たとえば、5×1016cm−3以下である。SiCエピタキシャル層3の厚さと窒素濃度をこの範囲にすることにより、図2に示すように、300Vから10kVの耐圧を確保することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic view of a SiC epitaxial wafer according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a correlation diagram between the thickness and the carrier concentration in the SiC epitaxial layer. FIG. 3 is a correlation diagram between the thickness and the on-resistance in the SiC epitaxial layer.
The SiC epitaxial wafer 1 is made of 4H—SiC, and includes a SiC substrate 2 and a SiC epitaxial layer 3 stacked on the SiC substrate 2. The thickness t 1 of the SiC substrate 2 is, for example, 200 μm to 500 μm, and the thickness t 2 of the SiC epitaxial layer 3 is thinner than the SiC substrate 2, for example, 5 μm or more, preferably 4 μm to 100 μm. Moreover, the nitrogen concentration of SiC epitaxial layer 3 is, for example, 5 × 10 16 cm −3 or less. By setting the thickness and the nitrogen concentration of the SiC epitaxial layer 3 within this range, a breakdown voltage of 300 V to 10 kV can be secured as shown in FIG.

図2は、SiCエピタキシャル層3における厚さとキャリア濃度との相関図である。図2では、X軸:SiCエピタキシャル層3の厚さW、Y軸:SiCエピタキシャル層3のキャリア濃度NとするXY平面に、互いに等しい耐圧Vのプロットをつなぐことによって得られた6つの等耐圧線(600V、900V、1200V、3300V、6600Vおよび10kV)が示されている。また、参考として、耐圧が600VのSiデバイスの等耐圧線も示されている。 FIG. 2 is a correlation diagram between the thickness and the carrier concentration in the SiC epitaxial layer 3. In FIG. 2, six axes obtained by connecting plots of mutually equal breakdown voltage Vb to the XY plane where the X axis is the thickness W of the SiC epitaxial layer 3 and the Y axis is the carrier concentration N D of the SiC epitaxial layer 3 are obtained. Isovoltage lines (600V, 900V, 1200V, 3300V, 6600V and 10kV) are shown. For reference, an isovoltage line of a Si device having a withstand voltage of 600 V is also shown.

図2の等耐圧線を構成する各プロット(耐圧V)の座標は、下記式(1)によって求めた。 The coordinates of each plot (withstand voltage V b ) constituting the isovoltage line of FIG. 2 were obtained by the following formula (1).

Figure 0005999687
Figure 0005999687

また、図2のSiCおよびSiそれぞれのガイドラインは、下記式(2)によって求めた。   Further, the respective guidelines for SiC and Si in FIG. 2 were obtained by the following formula (2).

Figure 0005999687
Figure 0005999687

上記式(1)〜(2)において、各量記号は、以下ことを表現している。
・E:絶縁破壊電界
Siでは3×10V/m、SiCでは3×10V/m
・q:電荷素量=1.6×10−19
・N:キャリア濃度
・W:エピタキシャル層の厚さ
・ε:真空の誘電率=8.85×10−12F/m
・ε:比誘電率
Siでは11.8、SiCでは9.7
キャリア濃度Nについては、n型SiCの場合、キャリア濃度≒窒素濃度であるので、SiCエピタキシャル層3の窒素濃度をキャリア濃度とした。SiCエピタキシャル層3の窒素濃度は、エピタキシャル成長条件で調整することができる。たとえば、エピタキシャル成長中にSiH流量に対する窒素流量の割合を増加することによって、窒素濃度(キャリア濃度)を増加させることができる。
In the above formulas (1) to (2), each quantity symbol expresses the following.
Eb : dielectric breakdown electric field Si is 3 × 10 5 V / m, SiC is 3 × 10 6 V / m
Q: Elementary charge = 1.6 × 10 −19 C
N D : carrier concentration W: epitaxial layer thickness ε 0 : vacuum dielectric constant = 8.85 × 10 −12 F / m
Ε s : relative permittivity 11.8 for Si, 9.7 for SiC
The carrier concentration N D, the case of n-type SiC, since a carrier concentration ≒ nitrogen concentration was the nitrogen concentration of the SiC epitaxial layer 3 and the carrier concentration. The nitrogen concentration of SiC epitaxial layer 3 can be adjusted by epitaxial growth conditions. For example, the nitrogen concentration (carrier concentration) can be increased by increasing the ratio of the nitrogen flow rate to the SiH 4 flow rate during epitaxial growth.

また、図3に、SiCエピタキシャル層3における厚さとオン抵抗との相関を示す。
図3では、X軸:SiCエピタキシャル層3の厚さW、Y軸:SiCエピタキシャル層3のオン抵抗SRとするXY平面に、互いに等しい耐圧Vのプロットをつなぐことによって得られた6つの等耐圧線(600V、900V、1200V、3300V、6600Vおよび10kV)が示されている。また、参考として、耐圧が600VのSiデバイスの等耐圧線も示されている。
FIG. 3 shows a correlation between the thickness and the on-resistance in the SiC epitaxial layer 3.
In FIG. 3, the X axis is the thickness W of the SiC epitaxial layer 3, and the Y axis is six equals obtained by connecting plots of the same breakdown voltage V b to the XY plane having the on-resistance SR of the SiC epitaxial layer 3. The breakdown lines (600V, 900V, 1200V, 3300V, 6600V and 10kV) are shown. For reference, an isovoltage line of a Si device having a withstand voltage of 600 V is also shown.

図3において、オン抵抗SRは、下記式(3)によって求めた。   In FIG. 3, the on-resistance SR was obtained by the following formula (3).

Figure 0005999687
Figure 0005999687

上記式(3)において、各量記号は、以下ことを表現している。
・q:電荷素量=1.6×10−19
・N:キャリア濃度
・W:エピタキシャル層の厚さ
・μ:移動度
Siでは1.4×10cm−1−1、SiCでは900cm−1−1
なお、SiCは、同一の組成で様々な積層構造をとる結晶多形(ポリタイプ)を示す材料であり、数100種類以上のポリタイプが存在する。この実施形態では、SiCエピタキシャルウエハ1は、4H−SiCに限らず、たとえば、3C−SiC、2H−SiC、6H−SiC、15R−SiCなどであってもよい。これらの中では、6H−SiCなどの六方晶SiCが好ましい。
In the above formula (3), each quantity symbol expresses the following.
Q: Elementary charge = 1.6 × 10 −19 C
· N D: Carrier Concentration · W: epitaxial layer thickness · mu: Mobility Si in 1.4 × 10 3 cm 2 V -1 s -1, the SiC 900cm 2 V -1 s -1
Note that SiC is a material exhibiting crystal polymorphism (polytype) having the same composition and various laminated structures, and there are several hundred or more polytypes. In this embodiment, the SiC epitaxial wafer 1 is not limited to 4H—SiC, and may be 3C—SiC, 2H—SiC, 6H—SiC, 15R—SiC, or the like. Among these, hexagonal SiC such as 6H—SiC is preferable.

そして、この実施形態では、SiC基板2は4°以下のオフ角を有している。具体的には、SiC基板2の主面4(基板表面)が、(0001)面に対して[11−20]軸方向に4°以下のオフ角で傾斜した面となっている。
(0001)、[11−20]などの表現は、いわゆるミラー指数であり、SiC結晶の格子面および格子方向を記述する際に用いられる。ミラー指数については、図4および図5を参照して説明することができる。
In this embodiment, SiC substrate 2 has an off angle of 4 ° or less. Specifically, the main surface 4 (substrate surface) of the SiC substrate 2 is a surface inclined with an off angle of 4 ° or less in the [11-20] axial direction with respect to the (0001) plane.
Expressions such as (0001) and [11-20] are so-called Miller indices, and are used to describe the lattice plane and lattice direction of the SiC crystal. The Miller index can be described with reference to FIGS.

図4は、4H−SiCの結晶構造のユニットセルを表した模式図である。図5は、図4のユニットセルを(0001)面の真上から見た図である。なお、図4の下部に示したSiC結晶構造の斜視図については、その横に示したSiC積層構造の4層のうち2層のみを抜き出して示している。
図4に示すように、4H−SiCの結晶構造は、六方晶系で近似することができ、1つのシリコン原子に対して4つの炭素原子が結合している。4つの炭素原子は、シリコン原子を中央に配置した正四面体の4つの頂点に位置している。これらの4つの炭素原子は、1つのシリコン原子が炭素原子に対して[0001]軸方向に位置し、他の3つの炭素原子がシリコン原子に対して[000−1]軸側に位置している。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a unit cell having a crystal structure of 4H—SiC. FIG. 5 is a view of the unit cell of FIG. 4 as viewed from directly above the (0001) plane. In the perspective view of the SiC crystal structure shown in the lower part of FIG. 4, only two layers are extracted from the four layers of the SiC laminated structure shown on the side.
As shown in FIG. 4, the crystal structure of 4H—SiC can be approximated by a hexagonal system, and four carbon atoms are bonded to one silicon atom. Four carbon atoms are located at four vertices of a regular tetrahedron having a silicon atom arranged at the center. Of these four carbon atoms, one silicon atom is located in the [0001] axis direction with respect to the carbon atom, and the other three carbon atoms are located on the [000-1] axis side with respect to the silicon atom. Yes.

[0001]軸および[000−1]軸は六角柱の軸方向に沿い、この[0001]軸を法線とする面(六角柱の頂面)が(0001)面(Si面)である。一方、[000−1]軸を法線とする面(六角柱の下面)が(000−1)面(C面)である。
また、[0001]軸に垂直であり、かつ(0001)面の真上から見た場合において六角柱の互いに隣り合わない頂点を通る方向がそれぞれ、a軸[2−1−10]、a軸[−12−10]およびa軸[−1−120]である。
The [0001] axis and the [000-1] axis are along the axial direction of the hexagonal column, and the plane (the top surface of the hexagonal column) having the [0001] axis as a normal line is the (0001) plane (Si plane). On the other hand, the surface (the lower surface of the hexagonal column) whose normal is the [000-1] axis is the (000-1) surface (C surface).
Further, the directions passing through the apexes that are not adjacent to each other of the hexagonal column when viewed from directly above the (0001) plane and the [0001] axis are a 1 axis [2-1-10], a Two axes [-12-10] and a three axes [-1-120].

図5に示すように、a軸とa軸との間の頂点を通る方向が[11−20]軸であり、a軸とa軸との間の頂点を通る方向が[−2110]軸であり、a軸とa軸との間の頂点を通る方向が[1−210]軸である。
六角柱の各頂点を通る上記6本の軸の各間において、その両側の各軸に対して30°の角度で傾斜していて、六角柱の各側面の法線となる軸がそれぞれ、a軸と[11−20]軸との間から時計回りに順に、[10−10]軸、[1−100]軸、[0−110]軸、[−1010]軸、[−1100]軸および[01−10]軸である。これらの軸を法線とする各面(六角柱の側面)は、(0001)面および(000−1)面に対して直角な結晶面である。
As shown in FIG. 5, a direction [11-20] axis passing through the vertex between a 1-axis and a 2-axis, the direction passing through the vertex between a 2 axis and a 3 axis [- 2110] an axial direction passing through the vertex between a 3 axis and a 1-axis is [1-210] axis.
Between each of the six axes passing through the respective apexes of the hexagonal column, the axis which is inclined at an angle of 30 ° with respect to the respective axes on both sides thereof, and which is a normal line of each side surface of the hexagonal column, [10-10] axis, [1-100] axis, [0-110] axis, [-1010] axis, [-1100] axis in order clockwise from between the 1 axis and the [11-20] axis. And the [01-10] axis. Each plane (side surface of the hexagonal column) having these axes as normals is a crystal plane perpendicular to the (0001) plane and the (000-1) plane.

そして、SiC基板2の主面4は、図6(a)(b)に示すように、(0001)面に対して[11−20]軸方向に4°以下のオフ角θで傾斜した面となっている。
図6(a)(b)は、図1のSiCエピタキシャルウエハの要部拡大図であり、図6(a)は平面図、図6(b)は断面図であって、図6(a)の切断線A−Aでの断面を示している。図7は、SiC基板のオフ角とステップ成長幅との関係を示すグラフである。
The main surface 4 of the SiC substrate 2 is a surface inclined at an off angle θ of 4 ° or less in the [11-20] axial direction with respect to the (0001) plane, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). It has become.
6A and 6B are enlarged views of main parts of the SiC epitaxial wafer of FIG. 1, FIG. 6A is a plan view, and FIG. 6B is a cross-sectional view. The cross section at the cutting line AA is shown. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the off-angle of the SiC substrate and the step growth width.

図6(b)に示すように、SiC基板2の主面4は、その法線nの方向が[0001]軸方向と一致しておらず、(0001)面に対して[11−20]軸のオフ方向に4°以下のオフ角θで傾斜している。オフ方向とは、図4に示すように、[0001]軸に対するSiC基板2の法線nの傾斜する方向を指し、[0001]軸から法線nを(0001)面に投影(射影)したベクトルの向きで示されるものである。すなわち、この実施形態では、法線nの投影ベクトルの向きが、[11−20]軸に一致している。   As shown in FIG. 6B, the main surface 4 of the SiC substrate 2 has a normal n direction that does not coincide with the [0001] axis direction, and [11-20] with respect to the (0001) plane. Inclined at an off angle θ of 4 ° or less in the off direction of the shaft. As shown in FIG. 4, the off direction refers to a direction in which the normal line n of the SiC substrate 2 is inclined with respect to the [0001] axis, and the normal line n is projected (projected) from the [0001] axis onto the (0001) plane. It is indicated by the direction of the vector. That is, in this embodiment, the direction of the projection vector of the normal line n coincides with the [11-20] axis.

これにより、SiC基板2は、(0001)面から構成される平坦なテラス面5と、主面4が(0001)面に対して傾斜すること(オフ角θ)により生じるテラス面5の段差部分とから形成され、段差部分は[11−20]軸に垂直な(11−20)面であるステップ面6を有している。段差部分の高さ(ステップ高さh)は、1つのシリコン原子の上に炭素原子が結合したSi-Cペアのレイヤ7(bi-layer)に相当し、0.25nmである。   Thereby, the SiC substrate 2 includes a flat terrace surface 5 constituted by the (0001) plane and a stepped portion of the terrace surface 5 caused by the main surface 4 being inclined with respect to the (0001) plane (off-angle θ). The step portion has a step surface 6 which is a (11-20) plane perpendicular to the [11-20] axis. The height of the step portion (step height h) corresponds to a layer 7 (bi-layer) of a Si—C pair in which carbon atoms are bonded on one silicon atom, and is 0.25 nm.

図6(a)に示すように、各レイヤ7のステップ面6は、[11−20]軸方向にテラス面5の幅を保ちながら、規則的に並ぶことになる。また、ステップ面6のステップエッジとなるステップライン8は、[11−20]軸方向と垂直の関係を保ちながら(言い換えれば、[−1100]軸方向と平行の関係を保ちながら)、テラス面5の幅を取りながら平行に並ぶようになる。   As shown in FIG. 6A, the step surfaces 6 of each layer 7 are regularly arranged while maintaining the width of the terrace surface 5 in the [11-20] axial direction. Further, the step line 8 serving as the step edge of the step surface 6 maintains the vertical relationship with the [11-20] axial direction (in other words, maintains the parallel relationship with the [-1100] axial direction) and the terrace surface. It is arranged in parallel while taking the width of 5.

そして、SiCエピタキシャル層3は、SiC基板2のテラス面5およびステップ面6を保ちながら、各レイヤ7が[11−20]軸方向に沿って横方向に結晶成長することにより形成されている。各レイヤ7の成長方向の幅(ステップ成長幅s)は、SiCエピタキシャル層3の厚さtを用いて、t/sinθで表すことができる。また、SiCエピタキシャル層3の表面10(エピ表面)での、各レイヤ7の成長方向の幅(ステップ進行幅L)は、t/tanθで表すことができる。また、ステップ成長幅sは、オフ角θが4°以下と小さいので、ステップ進行幅Lとほぼ同じ値になる。角度の単位がラジアンであれば、t/sinθ≒t/tanθ≒t/θとなる。ステップ成長幅sは、SiCエピタキシャル層3の厚さtに応じて厚くなる。たとえば、t=1μmのとき、好ましいステップ成長幅sは、10μm〜100μmである。 The SiC epitaxial layer 3 is formed by crystal growth of each layer 7 in the lateral direction along the [11-20] axial direction while maintaining the terrace surface 5 and the step surface 6 of the SiC substrate 2. The width in the growth direction of each layer 7 (step growth width s) can be expressed by t 2 / sin θ using the thickness t 2 of the SiC epitaxial layer 3. Further, the width (step advance width L) in the growth direction of each layer 7 on the surface 10 (epi surface) of the SiC epitaxial layer 3 can be expressed by t 2 / tan θ. Further, the step growth width s is substantially the same as the step progress width L because the off-angle θ is as small as 4 ° or less. When the unit of the angle is radians, t 2 / sin θ≈t 2 / tan θ≈t 2 / θ. The step growth width s increases with the thickness t 2 of the SiC epitaxial layer 3. For example, when t 2 = 1 μm, the preferred step growth width s is 10 μm to 100 μm.

また、SiC基板2のオフ角θは、好ましくは0.5°〜4°、より好ましくは1°〜4°である。オフ角θがこの範囲であれば、ステップ成長幅sを概ね一定にできるので、SiCエピタキシャルウエハ1の量産時の制御性を向上させることができる。たとえば、図7に示すように、厚さ1μmのSiCエピタキシャル層3を成長させる際、オフ角が0.5°〜4°であれば、ステップ成長幅sを20μm〜100μmの範囲に収めることができる。   Moreover, the off angle θ of the SiC substrate 2 is preferably 0.5 ° to 4 °, more preferably 1 ° to 4 °. If the off angle θ is within this range, the step growth width s can be made substantially constant, so that the controllability during mass production of the SiC epitaxial wafer 1 can be improved. For example, as shown in FIG. 7, when the SiC epitaxial layer 3 having a thickness of 1 μm is grown, if the off-angle is 0.5 ° to 4 °, the step growth width s may be within the range of 20 μm to 100 μm. it can.

一方、SiCエピタキシャル層3の成長過程では、各レイヤ7(原子層)が横方向に結晶成長していくため、ステップバンチング9が発生する。ステップバンチング9とは、図6(b)に示すように、SiCエピタキシャル層3の表面10において、レイヤ7(原子層)が2層以上統合されて形成されるものであり、0.5nm以上のステップ高さhを有するステップ面6が形成された状態のことをいう。したがって、この実施形態では、ステップバンチング9は、ステップライン8に沿って(つまり、[11−20]軸方向と垂直な方向に平行)形成されている。   On the other hand, in the growth process of the SiC epitaxial layer 3, step bunching 9 occurs because each layer 7 (atomic layer) grows in the lateral direction. Step bunching 9 is formed by integrating two or more layers 7 (atomic layers) on the surface 10 of the SiC epitaxial layer 3 as shown in FIG. This means that the step surface 6 having the step height h is formed. Therefore, in this embodiment, the step bunching 9 is formed along the step line 8 (that is, parallel to the direction perpendicular to the [11-20] axial direction).

この実施形態においても、SiCエピタキシャル層3の表面10にステップバンチング9が形成されているが、その線密度が40cm−1以下であり、従来に比べて非常に小さい。ステップバンチング9の線密度は、たとえば、図8(a)(b)に示すように測定することができる。
図8(a)(b)は、ステップバンチングの線密度を説明するための図である。
Also in this embodiment, the step bunching 9 is formed on the surface 10 of the SiC epitaxial layer 3, but its linear density is 40 cm −1 or less, which is much smaller than the conventional one. The linear density of the step bunching 9 can be measured as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), for example.
FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining the linear density of step bunching.

ステップバンチング9の線密度は、たとえば、AFM(Atomic Force Microscope:原子間力顕微鏡)を用いて測定することができる。ここで、ステップバンチング9の線密度の計測では、10本前後のステップバンチング9を計測することによって、信頼性の高い計測が可能になる。そうすると、AFM(最大撮影範囲としてx=0.1mm)を用いて線密度40cm−1のウエハでステップバンチング9を10本計測するには、10本/40cm−1=0.25cm=2.5mmの幅が必要になる。つまり、x=0.1mmの画像の場合、25枚の画像が必要である。そのため、AFMを用いた計測では、図8(b)に示すように、ウエハを横方向に横断するようにして計測することが好ましい。また、たとえばAFM(最大撮影範囲としてx=0.1mm)を用いて6インチ=150mmウエハのステップバンチング9を計測するときの計測下限値は、当該ウエハにステップバンチングが1本しかない場合、1/15cm=0.0666・・・となるので、0.1cm−1となる。 The linear density of the step bunching 9 can be measured using, for example, an AFM (Atomic Force Microscope). Here, in the measurement of the line density of the step bunching 9, it is possible to measure with high reliability by measuring about 10 step bunchings 9. Then, in order to measure 10 step bunchings 9 on a wafer having a linear density of 40 cm −1 using AFM (x = 0.1 mm as the maximum imaging range), 10/40 cm −1 = 0.25 cm = 2.5 mm. The width of is required. That is, in the case of an image of x = 0.1 mm, 25 images are necessary. Therefore, in the measurement using the AFM, it is preferable to perform the measurement so as to cross the wafer in the lateral direction as shown in FIG. For example, when the step bunching 9 of a 6 inch = 150 mm wafer is measured using AFM (maximum imaging range x = 0.1 mm), the measurement lower limit value is 1 if the wafer has only one step bunching. Since / 15 cm = 0.0666..., 0.1 cm −1 is obtained.

このようなステップバンチング9は、図6(b)に示すように、結晶成長の際にSiC基板2からSiCエピタキシャル層3に伝播した基底面転位11(BPD:Basal Plane Dislocation)の位置に対応して存在している。すなわち、基底面転位11が存在するところにはステップバンチング9が発生し易いので、ステップバンチング9を減らすには、SiC基板2の主面4が大きな凹凸が形成されていない平滑な面であることは必要だが、さらに、SiCエピタキシャル層3の基底面転位11の密度(BPD密度)が小さいことも重要である。SiCエピタキシャル層3のBPD密度を小さくできれば、ステップバンチング9の発生箇所を少なくできて線密度を小さくできるとともに、基底面転位11自体が少なくなるので、素子のリーク電流を一層低減することができる。   Such step bunching 9 corresponds to the position of a basal plane dislocation (BPD: Basal Plane Dislocation) 11 propagated from the SiC substrate 2 to the SiC epitaxial layer 3 during crystal growth as shown in FIG. 6B. Exist. That is, since step bunching 9 is likely to occur where basal plane dislocations 11 are present, in order to reduce step bunching 9, main surface 4 of SiC substrate 2 must be a smooth surface on which no large irregularities are formed. However, it is also important that the density (BPD density) of the basal plane dislocations 11 in the SiC epitaxial layer 3 is small. If the BPD density of the SiC epitaxial layer 3 can be reduced, the generation location of the step bunching 9 can be reduced, the linear density can be reduced, and the basal plane dislocation 11 itself can be reduced, so that the leakage current of the element can be further reduced.

なお、基底面転位11とは、SiC基板2およびSiCエピタキシャル層3の基底面(0001)面内に平行な転位のことを示している。
ステップバンチング9と基底面転位11との対応関係は、たとえば、図9に示すように、SiCエピタキシャル層3の表面10を、溶融KOH(水酸化カリウム)でウエットエッチングしてエッチピット12を形成し、当該エッチピット12がステップバンチング9の線上に形成されることを確認することにより証明できる。
The basal plane dislocation 11 indicates a dislocation parallel to the basal plane (0001) plane of the SiC substrate 2 and the SiC epitaxial layer 3.
The correspondence relationship between the step bunching 9 and the basal plane dislocation 11 is, for example, as shown in FIG. 9, in which the surface 10 of the SiC epitaxial layer 3 is wet-etched with molten KOH (potassium hydroxide) to form etch pits 12. It can be proved by confirming that the etch pit 12 is formed on the line of the step bunching 9.

そして、このようなエッチピットを、SiCのエピタキシャル成長前に、SiC基板2の主面4を500℃以上の溶融KOHを用いてエッチングすることにより形成すれば、SiC基板2からSiCエピタキシャル層3に伝播するBPD密度を減少させることができると、非特許文献1には開示されている。
しかしながら、SiC基板2にエッチピットを形成するプロセスを制御することは難しく、たとえば、溶融KOHの温度が10℃異なれば、エッチピットのサイズが大きく変化してしまう。また、溶融KOHを用いたエッチングにより、基底面転位以外の転位、たとえば、貫通螺旋転位(TSD:Threading Screw Dislocation)や貫通刃状転位(TED:Threading Edge Dislocation)のエッチピットも出現するので、SiC基板2の主面4の凹凸が数μm以上の大きさになる。その結果、SiCエピタキシャル層3の形成後の表面凹凸も大きくなる。そのため、SiCエピタキシャル層3にデバイスを形成する前に、SiCエピタキシャル層3の表面10を平坦化するための加工が必要であるが、平坦化加工の際に、SiCエピタキシャル層3の表面10にダメージを与えてしまう。
If such etch pits are formed by etching the main surface 4 of the SiC substrate 2 using molten KOH at 500 ° C. or higher before the SiC epitaxial growth, the SiC pit 2 propagates from the SiC substrate 2 to the SiC epitaxial layer 3. Non-Patent Document 1 discloses that the BPD density to be reduced can be reduced.
However, it is difficult to control the process of forming the etch pits on the SiC substrate 2. For example, if the temperature of the molten KOH differs by 10 ° C., the size of the etch pits will change greatly. Further, by etching using molten KOH, dislocations other than basal plane dislocations, for example, etch pits of threading screw dislocation (TSD) and threading edge dislocation (TED) appear, so SiC. The unevenness of the main surface 4 of the substrate 2 becomes a size of several μm or more. As a result, the surface unevenness after the formation of the SiC epitaxial layer 3 also increases. Therefore, processing for planarizing the surface 10 of the SiC epitaxial layer 3 is necessary before forming a device in the SiC epitaxial layer 3, but the surface 10 of the SiC epitaxial layer 3 is damaged during the planarization processing. Will be given.

そこで、この実施形態では、後述するように、SiCエピタキシャル層3の成長前に、SiC基板2の主面4を、ドライ酸化法またはウエット酸化法で酸化処理している。これにより、基底面転位11以外の転位のエッチピットの出現を防止できながら、SiC基板2の主面4に、基底面転位11のピットを適切なサイズで形成することができる。
次に、図10を参照して、SiCエピタキシャルウエハの製造方法を具体的に説明する。
Therefore, in this embodiment, as will be described later, the main surface 4 of the SiC substrate 2 is oxidized by a dry oxidation method or a wet oxidation method before the growth of the SiC epitaxial layer 3. Thereby, the pits of the basal plane dislocations 11 can be formed in an appropriate size on the main surface 4 of the SiC substrate 2 while preventing the appearance of dislocation etch pits other than the basal plane dislocations 11.
Next, with reference to FIG. 10, the manufacturing method of a SiC epitaxial wafer is demonstrated concretely.

図10は、図1のSiCエピタキシャルウエハの製造工程を工程順に示す図である。
まず、図10(a)に示すように、六方晶SiCインゴット13を用意する。次に、当該SiCインゴット13を、(0001)面に対して[11−20]軸方向に4°以下のオフ角θを付けて切り出すことにより、複数枚のSiCベアウエハ14を得る。次に、SiCベアウエハ14の切り出し面15((0001)面)を、ラップ加工などの機械加工により研磨する。
FIG. 10 is a diagram showing a manufacturing process of the SiC epitaxial wafer of FIG. 1 in the order of steps.
First, as shown in FIG. 10A, a hexagonal SiC ingot 13 is prepared. Next, the SiC ingot 13 is cut out with an off angle θ of 4 ° or less in the [11-20] axial direction with respect to the (0001) plane, thereby obtaining a plurality of SiC bare wafers 14. Next, the cut surface 15 ((0001) surface) of the SiC bare wafer 14 is polished by mechanical processing such as lapping.

機械加工後、図10(b)に示すように、SiCベアウエハ14の切り出し面15((0001)面)を500nm以上除去する。除去方法は、たとえば、CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学機械研磨)、プラズマエッチングにより行なうことができるが、好ましくは、プラズマエッチングで行う。それぞれの処理の条件は、次の通りである。
<CMP条件>
・研磨速度:0.01nm/h〜0.5nm/h、好ましくは、0.1nm/h
<エッチング条件 ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)>
・圧力:200Pa〜400Pa、好ましくは、400Pa
・原料ガス(流量):ArもしくはOを30sccmおよびCFを60sccm、またはCl単独で100sccm
・RFパワー:100W〜1000W、好ましくは、500W
・基板バイアス:10W〜100W、好ましくは、50W
・エッチングレート:10nm/min〜200nm/min、好ましくは、50nm/min
プラズマエッチングが好ましい理由は、SiCは非常に硬い材料であるため、ダメージの少ないCMPで500nm以上除去するには数時間必要であるが、プラズマエッチングでは20分程度の短時間で済むためである。一方、SiCベアウエハ14の切り出し面15が受けるダメージについては、SiなどのSiCよりも柔らかい材料では大きなダメージを受けるおそれがあるが、SiCは非常に硬いため、プラズマエッチングによるダメージを少なくできるので、特に問題とならない。
After machining, as shown in FIG. 10B, the cut surface 15 ((0001) surface) of the SiC bare wafer 14 is removed by 500 nm or more. The removal method can be performed by, for example, CMP (Chemical Mechanical Polishing) or plasma etching, but is preferably performed by plasma etching. The conditions of each process are as follows.
<CMP conditions>
Polishing rate: 0.01 nm / h to 0.5 nm / h, preferably 0.1 nm / h
<Etching Conditions ICP (Inductively Coupled Plasma)>
-Pressure: 200 Pa to 400 Pa, preferably 400 Pa
Source gas (flow rate): Ar or O 2 30 sccm and CF 4 60 sccm, or Cl 2 alone 100 sccm
RF power: 100W to 1000W, preferably 500W
-Substrate bias: 10 W to 100 W, preferably 50 W
Etching rate: 10 nm / min to 200 nm / min, preferably 50 nm / min
The reason why plasma etching is preferable is that SiC is a very hard material, so that it takes several hours to remove 500 nm or more by CMP with less damage, but plasma etching requires a short time of about 20 minutes. On the other hand, the damage received by the cut surface 15 of the SiC bare wafer 14 may be greatly damaged by a material softer than SiC such as Si. However, since SiC is very hard, damage caused by plasma etching can be reduced. It doesn't matter.

この500nm以上の除去により、切り出し後の機械加工により発生したSiCベアウエハ14の切り出し面15のダメージ層が十分に除去され、厚さtが200μm〜500μmのSiC基板2が得られる。
たとえばCMPにより除去を行った場合には、除去後、SiCエピタキシャル層3の形成前に、CMPにより発生するパーティクルを除去するための表面洗浄工程と、表面洗浄工程で用いられた洗浄液の乾燥させる乾燥工程とを実行することが好ましい。CMPにより発生するパーティクルは、SiCエピタキシャル層3の表面10でステップをバンチングさせる原因となるためである。
By this removal of 500 nm or more, the damaged layer on the cut surface 15 of the SiC bare wafer 14 generated by the machining after the cut is sufficiently removed, and the SiC substrate 2 having a thickness t 1 of 200 μm to 500 μm is obtained.
For example, when the removal is performed by CMP, before the formation of the SiC epitaxial layer 3 after the removal, a surface cleaning process for removing particles generated by the CMP and a drying for drying the cleaning liquid used in the surface cleaning process. It is preferable to perform the process. This is because particles generated by CMP cause bunching of steps on the surface 10 of the SiC epitaxial layer 3.

表面洗浄工程では、メガソニック洗浄を利用することができ、好ましくは、機能水(オゾン水、水素水など)を用いてSiC基板2の主面4をメガソニック洗浄する。なお、メガソニック洗浄に限らず、ジェット洗浄、スクラバー洗浄によりパーティクルを除去してもよい。
乾燥工程では、SiC基板2が乾燥するにつれて、その主面4にパーティクルが再付着するおそれがあるので、イオナイザもしくはイオナイズドエアを使用することが好ましい。これにより、SiCエピタキシャル層3でのステップバンチング9の発生を確実に抑えることができる。
In the surface cleaning process, megasonic cleaning can be used. Preferably, the main surface 4 of the SiC substrate 2 is megasonic cleaned using functional water (ozone water, hydrogen water, etc.). The particles may be removed not only by megasonic cleaning but also by jet cleaning or scrubber cleaning.
In the drying step, as the SiC substrate 2 dries, particles may adhere again to the main surface 4, so that it is preferable to use an ionizer or ionized air. Thereby, generation | occurrence | production of the step bunching 9 in the SiC epitaxial layer 3 can be suppressed reliably.

次に、図10(c)に示すように、SiC基板2の主面4(0001)面を酸化処理することにより、SiC基板2の主面4に酸化膜16を形成する。酸化処理は、ドライ酸化法、ウエット酸化法のどちらで行なってもよい。酸化処理の条件は、たとえば、次の通りである。なお、図示は省略するが、当該酸化膜16は、SiC基板2の裏面および周面にも形成される。
<酸化条件>
・酸化温度:1000℃〜1400℃、好ましくは、1100℃〜1300℃
・雰囲気:O、NO、NO、NO、AirおよびHO、好ましくは、O、NO、NO、NO
・酸化時間:2h〜48h、好ましくは、8h
・酸化膜厚:10nm〜2000nm、好ましくは、20nm〜80nm、具体的に好ましくは、ドライ酸化法で40nm
その後、フッ酸(HF)を用いて、酸化膜16を除去する。
Next, as shown in FIG. 10C, an oxide film 16 is formed on the main surface 4 of the SiC substrate 2 by oxidizing the main surface 4 (0001) surface of the SiC substrate 2. The oxidation treatment may be performed by either a dry oxidation method or a wet oxidation method. The conditions for the oxidation treatment are, for example, as follows. Although not shown, the oxide film 16 is also formed on the back surface and the peripheral surface of the SiC substrate 2.
<Oxidation conditions>
Oxidation temperature: 1000 ° C to 1400 ° C, preferably 1100 ° C to 1300 ° C
Atmosphere: O 2 , NO, N 2 O, NO 2 , Air and H 2 O, preferably O 2 , NO, N 2 O, NO 2
Oxidation time: 2h to 48h, preferably 8h
Oxide film thickness: 10 nm to 2000 nm, preferably 20 nm to 80 nm, more preferably 40 nm by dry oxidation method
Thereafter, the oxide film 16 is removed using hydrofluoric acid (HF).

この酸化膜16の形成工程および除去工程を行うことにより、CMPやプラズマエッチングで除去しきれなかったSiCベアウエハ14の切り出し面15のダメージ層、CMPやプラズマエッチングの際に発生した変質層(ダメージ層)を確実に除去することができる。また、SiC基板2の主面4に、基底面転位11のピットを適切なサイズで形成することができる。   By performing the formation process and the removal process of the oxide film 16, a damaged layer on the cut surface 15 of the SiC bare wafer 14 that could not be removed by CMP or plasma etching, or an altered layer (damage layer) generated during CMP or plasma etching. ) Can be reliably removed. Further, pits of the basal plane dislocations 11 can be formed in an appropriate size on the main surface 4 of the SiC substrate 2.

なお、酸化膜16の形成工程および除去工程は、500nm以上の除去処理後だけでなく、除去処理前でのみ行ってもよいし、除去処理の前後両方で行ってもよい。
次に、図10(d)に示すように、SiC基板2上に、SiCエピタキシャル層3を結晶成長させる。結晶成長の条件は、たとえば、次の通りである。
<SiCエピタキシャル層の形成条件>
・成長温度:1600℃〜1700℃
・圧力:10kPa〜15kPa
・H流量:100slm〜200slm
・原料ガス:SiH、C、N
・成長速度:1μm/h〜20μm/h
・C/Si供給比:1.0〜10.0、好ましくは、1.3〜2.0
SiCエピタキシャル層3を成長させることにより、図1のSiCエピタキシャルウエハ1を得ることができる。
The formation process and the removal process of the oxide film 16 may be performed not only after the removal process of 500 nm or more, but also before the removal process, or both before and after the removal process.
Next, as shown in FIG. 10D, the SiC epitaxial layer 3 is crystal-grown on the SiC substrate 2. The conditions for crystal growth are, for example, as follows.
<Formation conditions of SiC epitaxial layer>
Growth temperature: 1600 ° C to 1700 ° C
・ Pressure: 10 kPa to 15 kPa
・ H 2 flow rate: 100 slm to 200 slm
Source gas: SiH 4 , C 3 H 8 , N 2
Growth rate: 1 μm / h to 20 μm / h
C / Si supply ratio: 1.0 to 10.0, preferably 1.3 to 2.0
By growing the SiC epitaxial layer 3, the SiC epitaxial wafer 1 of FIG. 1 can be obtained.

このようにして得られたSiCエピタキシャルウエハ1では、ステップバンチング9(図6参照)の線密度を40cm−1以下にすることができる。これは、SiCエピタキシャル層3の結晶成長前に、SiCベアウエハ14の切り出し面15をCMPまたはプラズマエッチングで500nm以上除去することにより、SiCベアウエハ14の切り出し後の機械加工により発生したダメージ層を除去して、主面4を平坦化できるためである。 In the SiC epitaxial wafer 1 thus obtained, the linear density of the step bunching 9 (see FIG. 6) can be made 40 cm −1 or less. This is because, before crystal growth of the SiC epitaxial layer 3, the cut surface 15 of the SiC bare wafer 14 is removed by 500 nm or more by CMP or plasma etching, thereby removing a damage layer generated by machining after the SiC bare wafer 14 is cut out. This is because the main surface 4 can be flattened.

しかも、この実施形態では、当該500nm以上の除去後に酸化膜16の形成工程および除去工程を行うので、CMPやプラズマエッチングで除去しきれなかったSiCベアウエハ14の切り出し面15のダメージ層、CMPやプラズマエッチングの際に発生した変質層(ダメージ層)を確実に除去することができる。
また、ステップバンチング9は、上述したように、SiCエピタキシャル層3のBPD密度を小さくしても減らすことができる。この実施形態では、酸化膜16の形成工程および除去工程を行うことにより、SiC基板2の主面4に基底面転位11のピットを数nmから数μmの範囲の適切なサイズで形成できるので、表面の凹凸への影響を少なく、SiCエピタキシャル層3のBPD密度を小さくすることができる。
In addition, in this embodiment, since the oxide film 16 is formed and removed after the removal of 500 nm or more, the damage layer on the cut surface 15 of the SiC bare wafer 14 that could not be removed by CMP or plasma etching, CMP or plasma The altered layer (damage layer) generated during the etching can be surely removed.
Further, as described above, the step bunching 9 can be reduced even if the BPD density of the SiC epitaxial layer 3 is reduced. In this embodiment, the pits of the basal plane dislocations 11 can be formed on the main surface 4 of the SiC substrate 2 with an appropriate size in the range of several nm to several μm by performing the forming process and the removing process of the oxide film 16. The BPD density of the SiC epitaxial layer 3 can be reduced with little influence on the surface irregularities.

具体的には、図11に示すように、SiC基板2の主面4に1000cm−2前後の基底面転位11が存在する場合において、SiCエピタキシャル層3の成長前に酸化膜16を形成しないと、SiCエピタキシャル層3のBPD密度は80cm−2前後であった。これに対し、酸化膜16を形成した場合には、BPD密度を10cm−2以下にまで減らすことができる。 Specifically, as shown in FIG. 11, in the case where basal plane dislocations 11 around 1000 cm −2 exist on the main surface 4 of the SiC substrate 2, the oxide film 16 must be formed before the growth of the SiC epitaxial layer 3. The BPD density of the SiC epitaxial layer 3 was around 80 cm −2 . On the other hand, when the oxide film 16 is formed, the BPD density can be reduced to 10 cm −2 or less.

また、非特許文献2で報告されているように、SiCエピタキシャルウエハ1の表面のステップバンチング9の線密度は、SiCエピタキシャル層3形成時の温度およびC/Si比に依存しており、C/Si比=0.5以下にすれば、ステップバンチング9の発生を防止できる。
しかしながら、SiC基板2のSi面(0001)面にSiCをエピタキシャル成長させる場合、高信頼性のデバイスを作製する観点から、SiCエピタキシャル層3の残留電子濃度は可能な限り小さくさせる方がよい。残留電子濃度を小さくさせるには、エピタキシャル成長時のC/Si比を高くすることが好ましいが、そうすると、SiCエピタキシャル層3の表面10に発生するステップバンチング9の線密度が大きくなるという不具合がある。
Further, as reported in Non-Patent Document 2, the linear density of the step bunching 9 on the surface of the SiC epitaxial wafer 1 depends on the temperature and the C / Si ratio when the SiC epitaxial layer 3 is formed. If the Si ratio is 0.5 or less, the occurrence of step bunching 9 can be prevented.
However, when SiC is epitaxially grown on the Si surface (0001) surface of the SiC substrate 2, the residual electron concentration of the SiC epitaxial layer 3 is preferably made as small as possible from the viewpoint of manufacturing a highly reliable device. In order to reduce the residual electron concentration, it is preferable to increase the C / Si ratio at the time of epitaxial growth, but this causes a problem that the linear density of the step bunching 9 generated on the surface 10 of the SiC epitaxial layer 3 increases.

これに対し、この実施形態では、C/Si比を高くしても、ステップバンチング9の線密度を従来に比べて小さくすることができる。具体的には、図12に示すように、C/Si比が1.3のときでもステップバンチング9の線密度を40cm−1以下にすることができ、同時に、BPD密度も10cm−2にすることができた。
すなわち、非特許文献2にあるように、高いC/Si比でエピタキシャル成長することで、残留電子濃度の低減が可能になるが、従来技術では、ステップバンチング9の線密度が1000cm−1以上と非常に高くなるため、デバイス用途には不適切であった。
On the other hand, in this embodiment, even if the C / Si ratio is increased, the linear density of the step bunching 9 can be reduced as compared with the conventional case. Specifically, as shown in FIG. 12, even when the C / Si ratio is 1.3, the linear density of the step bunching 9 can be 40 cm −1 or less, and at the same time, the BPD density is also 10 cm −2 . I was able to.
That is, as described in Non-Patent Document 2, the residual electron concentration can be reduced by epitaxial growth at a high C / Si ratio. However, in the conventional technique, the linear density of step bunching 9 is 1000 cm −1 or more. Therefore, it was inappropriate for device use.

そこで、この実施形態の手法を用いれば、高いC/Si比でSiCエピタキシャル層3を成長させても、ステップバンチング9の線密度が40cm−1以下となる。そのため、図13に示すように、SiC基板2のSi面およびC面のどちらにSiCエピタキシャル層3を成長させた場合でも、残留電子濃度が1×1016cm−3以下となる条件で高品質なエピタキシャル成長が可能になる。その結果、高品質かつ高信頼性のある半導体素子を製造することができる。このSiCエピタキシャルウエハ1は、とりわけ、10kV以上の高耐圧素子用途に非常に適している。 Therefore, if the technique of this embodiment is used, even if the SiC epitaxial layer 3 is grown at a high C / Si ratio, the linear density of the step bunching 9 is 40 cm −1 or less. Therefore, as shown in FIG. 13, regardless of whether the SiC epitaxial layer 3 is grown on the Si surface or the C surface of the SiC substrate 2, the high quality is obtained under the condition that the residual electron concentration is 1 × 10 16 cm −3 or less. Epitaxial growth is possible. As a result, a high-quality and highly reliable semiconductor element can be manufactured. This SiC epitaxial wafer 1 is particularly suitable for high breakdown voltage device applications of 10 kV or higher.

しかも、この実施形態では、SiCエピタキシャル層3をSiC基板2のSi面に形成しているので、C面に形成する場合に比べて、SiCエピタキシャル層3の残留電子濃度を一層小さくすることができる。
以上のSiCエピタキシャルウエハ1は、たとえば、各種SiC半導体素子の製造に利用することができる。以下では、それらの一例として、ショットキーバリアダイオード、トレンチゲート型MOSFET、およびプレーナゲート型MOSFETの例を示す。
In addition, in this embodiment, since the SiC epitaxial layer 3 is formed on the Si surface of the SiC substrate 2, the residual electron concentration of the SiC epitaxial layer 3 can be further reduced as compared with the case where it is formed on the C surface. .
The SiC epitaxial wafer 1 described above can be used, for example, for manufacturing various SiC semiconductor elements. Below, the example of a Schottky barrier diode, a trench gate type MOSFET, and a planar gate type MOSFET is shown as those examples.

図14は、図1のSiCエピタキシャルウエハを用いて作製したショットキーバリアダイオードの模式的な断面図である。
SiC半導体素子としてのショットキーバリアダイオード21は、n型(たとえば、濃度が1×1018cm−3〜1×1021cm−3)のSiC基板2と、n型(たとえば、濃度が5×1014〜5×1016cm−3)のSiCエピタキシャル層3とを含むSiCエピタキシャルウエハ1を備えている。これらにドーピングされたn型不純物としては、たとえば、N(窒素)、P(リン)、As(ひ素)などを使用できる。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a Schottky barrier diode fabricated using the SiC epitaxial wafer of FIG.
The Schottky barrier diode 21 as the SiC semiconductor element includes an n + type (for example, a concentration of 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 21 cm −3 ) of an SiC substrate 2 and an n type (for example, a concentration of The SiC epitaxial wafer 1 including the SiC epitaxial layer 3 of 5 × 10 14 to 5 × 10 16 cm −3 ) is provided. For example, N (nitrogen), P (phosphorus), As (arsenic) or the like can be used as the n-type impurity doped therein.

SiC基板2の裏面((000−1)C面)には、その全域を覆うようにカソード電極22が形成されている。
また、SiCエピタキシャル層3の表面10((0001)Si面)には、SiCエピタキシャル層3の一部を活性領域23として露出させるコンタクトホール24を有し、当該活性領域23を取り囲むフィールド領域25を覆うフィールド絶縁膜26が形成されている。フィールド絶縁膜26は、SiO(酸化シリコン)からなるが、窒化シリコン(SiN)など、他の絶縁物からなっていてもよい。このフィールド絶縁膜26上には、アノード電極27が形成されている。
A cathode electrode 22 is formed on the back surface ((000-1) C surface) of SiC substrate 2 so as to cover the entire region.
Further, the surface 10 ((0001) Si surface) of the SiC epitaxial layer 3 has a contact hole 24 exposing a part of the SiC epitaxial layer 3 as an active region 23, and a field region 25 surrounding the active region 23. A covering field insulating film 26 is formed. The field insulating film 26 is made of SiO 2 (silicon oxide), but may be made of other insulators such as silicon nitride (SiN). An anode electrode 27 is formed on the field insulating film 26.

SiCエピタキシャル層3の表面10近傍(表層部)には、アノード電極27に接するようにp型のJTE(Junction Termination Extension)構造28が形成されている。JTE構造28は、フィールド絶縁膜26のコンタクトホール24の内外に跨るように、当該コンタクトホール24の輪郭に沿って形成されている。
このショットキーバリアダイオード21によれば、従来に比べて、リーク電流が1桁以上低減できることが確認できた。
A p-type JTE (Junction Termination Extension) structure 28 is formed near the surface 10 (surface layer portion) of the SiC epitaxial layer 3 so as to be in contact with the anode electrode 27. The JTE structure 28 is formed along the outline of the contact hole 24 so as to straddle the inside and outside of the contact hole 24 of the field insulating film 26.
According to the Schottky barrier diode 21, it has been confirmed that the leakage current can be reduced by one digit or more as compared with the prior art.

図15は、図1のSiCエピタキシャルウエハを用いて作製したトレンチゲート型MOSFETの模式的な断面図である。
SiC半導体素子としてのトレンチゲート型MOSFET31は、n型(たとえば、濃度が1×1018cm−3〜1×1021cm−3)のSiC基板2と、n型(たとえば、濃度が5×1014〜5×1016cm−3)のSiCエピタキシャル層3とを含むSiCエピタキシャルウエハ1を備えている。
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of a trench gate type MOSFET fabricated using the SiC epitaxial wafer of FIG.
The trench gate type MOSFET 31 as the SiC semiconductor element includes an n + type SiC substrate 2 (for example, a concentration of 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 21 cm −3 ) and an n type (for example, a concentration of 5). The SiC epitaxial wafer 1 including the SiC epitaxial layer 3 of × 10 14 to 5 × 10 16 cm −3 ) is provided.

SiC基板2の裏面((000−1)C面)には、その全域を覆うようにドレイン電極32が形成されている。
SiCエピタキシャル層3の表面10((0001)Si面)近傍(表層部)には、p型(たとえば、濃度がたとえば、1×1016cm−3〜1×1019cm−3)のボディ領域33が形成されている。SiCエピタキシャル層3において、ボディ領域33に対してSiC基板2側の部分は、エピタキシャル成長後のままの状態が維持された、n型のドレイン領域34である。
A drain electrode 32 is formed on the back surface ((000-1) C surface) of SiC substrate 2 so as to cover the entire area.
Near the surface 10 ((0001) Si surface) (surface layer portion) of SiC epitaxial layer 3 is a p-type (for example, concentration is 1 × 10 16 cm −3 to 1 × 10 19 cm −3 ) body region. 33 is formed. In the SiC epitaxial layer 3, the portion on the SiC substrate 2 side with respect to the body region 33 is an n type drain region 34 that is maintained as it is after the epitaxial growth.

SiCエピタキシャル層3には、ゲートトレンチ35が形成されている。ゲートトレンチ35は、SiCエピタキシャル層3の表面10からボディ領域33を貫通し、その最深部がドレイン領域34に達している。
ゲートトレンチ35の内面およびSiCエピタキシャル層3の表面10には、ゲートトレンチ35の内面全域を覆うようにゲート絶縁膜36が形成されている。そして、ゲート絶縁膜36の内側を、たとえばポリシリコンで埋め尽くすことにより、ゲートトレンチ35内にゲート電極37が埋設されている。
A gate trench 35 is formed in the SiC epitaxial layer 3. Gate trench 35 penetrates body region 33 from surface 10 of SiC epitaxial layer 3, and the deepest portion reaches drain region 34.
A gate insulating film 36 is formed on the inner surface of the gate trench 35 and the surface 10 of the SiC epitaxial layer 3 so as to cover the entire inner surface of the gate trench 35. A gate electrode 37 is buried in the gate trench 35 by filling the inside of the gate insulating film 36 with, for example, polysilicon.

ボディ領域33の表層部には、ゲートトレンチ35の側面の一部を形成するn型のソース領域38が形成されている。
また、SiCエピタキシャル層3には、その表面10からソース領域38を貫通し、ボディ領域33に接続されるp型(たとえば、濃度が1×1018cm−3〜1×1021cm−3)のボディコンタクト領域39が形成されている。
An n + -type source region 38 that forms a part of the side surface of the gate trench 35 is formed in the surface layer portion of the body region 33.
The SiC epitaxial layer 3 has ap + type (for example, a concentration of 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 21 cm −3) that penetrates the source region 38 from the surface 10 and is connected to the body region 33. ) Body contact region 39 is formed.

SiCエピタキシャル層3上には、SiOからなる層間絶縁膜40が形成されている。層間絶縁膜40に形成されたコンタクトホール41を介して、ソース電極42がソース領域38およびボディコンタクト領域39に接続されている。
ソース電極42とドレイン電極32との間(ソース−ドレイン間)に所定の電位差を発生させた状態で、ゲート電極37に所定の電圧(ゲート閾値電圧以上の電圧)を印加することにより、ゲート電極37からの電界によりボディ領域33におけるゲート絶縁膜36との界面近傍にチャネルを形成することができる。これにより、ソース電極42とドレイン電極32との間に電流を流すことができ、トレンチゲート型MOSFET31をオン状態にさせることができる。
On the SiC epitaxial layer 3, an interlayer insulating film 40 made of SiO 2 is formed. A source electrode 42 is connected to the source region 38 and the body contact region 39 through a contact hole 41 formed in the interlayer insulating film 40.
By applying a predetermined voltage (voltage higher than the gate threshold voltage) to the gate electrode 37 in a state where a predetermined potential difference is generated between the source electrode 42 and the drain electrode 32 (between the source and drain), the gate electrode A channel can be formed in the vicinity of the interface with the gate insulating film 36 in the body region 33 by the electric field from 37. As a result, a current can flow between the source electrode 42 and the drain electrode 32, and the trench gate type MOSFET 31 can be turned on.

このトレンチゲート型MOSFET31の製造工程では、イオン注入領域(たとえば、ボディ領域33、ソース領域38など)を活性化させるために高温アニール(たとえば、1500℃以上)を行う。高温アニール工程では、通常、カーボンキャップなどを用いてSiCエピタキシャル層3の表面10を保護しなければ、ステップバンチング9が増加し易い。   In the manufacturing process of the trench gate type MOSFET 31, high temperature annealing (for example, 1500 ° C. or more) is performed in order to activate the ion implantation region (for example, the body region 33, the source region 38, etc.). In the high temperature annealing process, the step bunching 9 tends to increase unless the surface 10 of the SiC epitaxial layer 3 is usually protected using a carbon cap or the like.

そこで、この実施形態で得られたSiCエピタキシャルウエハ1を用いれば、高温アニールの際に表面10保護を施さなくても、ステップバンチング9の増加を防止することができる。
また、SiCエピタキシャル層3のステップバンチング9は、MOSFET31の酸化膜16界面においてキャリアの散乱要因になるため、ステップバンチング9の線密度が大きいと、キャリア移動度が低下する。この実施形態では、ステップバンチング9の線密度を従来に比べて1/50に小さくすることができるので、キャリア移動度を向上させることができる。
Therefore, if the SiC epitaxial wafer 1 obtained in this embodiment is used, it is possible to prevent an increase in the step bunching 9 even if the surface 10 is not protected during the high temperature annealing.
Further, the step bunching 9 of the SiC epitaxial layer 3 becomes a carrier scattering factor at the interface of the oxide film 16 of the MOSFET 31. Therefore, when the linear density of the step bunching 9 is large, the carrier mobility is lowered. In this embodiment, since the linear density of the step bunching 9 can be reduced to 1/50 compared with the conventional case, the carrier mobility can be improved.

図16は、図1のSiCエピタキシャルウエハを用いて作製したプレーナゲート型MOSFETの模式的な断面図である。
SiC半導体素子としてのプレーナゲート型MOSFET51は、n型(たとえば、濃度が1×1018cm−3〜1×1021cm−3)のSiC基板2と、n型(たとえば、濃度が5×1014〜5×1016cm−3)のSiCエピタキシャル層3とを含むSiCエピタキシャルウエハ1を備えている。
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of a planar gate type MOSFET fabricated using the SiC epitaxial wafer of FIG.
The planar gate type MOSFET 51 as the SiC semiconductor element includes an n + type SiC substrate 2 (for example, a concentration of 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 21 cm −3 ) and an n type (for example, a concentration of 5). The SiC epitaxial wafer 1 including the SiC epitaxial layer 3 of × 10 14 to 5 × 10 16 cm −3 ) is provided.

SiC基板2の裏面((000−1)C面)には、その全域を覆うようにドレイン電極52が形成されている。
SiCエピタキシャル層3の表面10((0001)Si面)近傍(表層部)には、p型(たとえば、濃度が、1×1016cm−3〜1×1019cm−3)のボディ領域53がウェル状に形成されている。SiCエピタキシャル層3において、ボディ領域53に対してSiC基板2側の部分は、エピタキシャル成長後のままの状態が維持された、n型のドレイン領域54である。
A drain electrode 52 is formed on the back surface ((000-1) C surface) of SiC substrate 2 so as to cover the entire region.
Near the surface 10 ((0001) Si surface) of the SiC epitaxial layer 3 (surface layer portion), a body region 53 of p-type (for example, the concentration is 1 × 10 16 cm −3 to 1 × 10 19 cm −3 ). Is formed in a well shape. In the SiC epitaxial layer 3, the portion on the SiC substrate 2 side with respect to the body region 53 is an n type drain region 54 that is maintained as it is after epitaxial growth.

ボディ領域53の表層部には、n型のソース領域55がボディ領域53の周縁と間隔を空けて形成されている。
ソース領域55の内側には、p型(たとえば、濃度が1×1018cm−3〜1×1021cm−3)のボディコンタクト領域56が形成されている。ボディコンタクト領域56は、ソース領域55を深さ方向に貫通し、ボディ領域53に接続されている。
In the surface layer portion of the body region 53, an n + -type source region 55 is formed at a distance from the periphery of the body region 53.
Inside the source region 55, a p + -type body contact region 56 (for example, a concentration of 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 21 cm −3 ) is formed. The body contact region 56 penetrates the source region 55 in the depth direction and is connected to the body region 53.

SiCエピタキシャル層3の表面10には、ゲート絶縁膜57が形成されている。ゲート絶縁膜57は、ボディ領域53におけるソース領域55を取り囲む部分(ボディ領域53の周縁部)およびソース領域55の外周縁を覆っている。
ゲート絶縁膜57上には、たとえばポリシリコンからなるゲート電極58が形成されている。ゲート電極58は、ゲート絶縁膜57を挟んでボディ領域53の周縁部に対向している。
A gate insulating film 57 is formed on the surface 10 of the SiC epitaxial layer 3. The gate insulating film 57 covers a portion surrounding the source region 55 in the body region 53 (peripheral portion of the body region 53) and the outer peripheral edge of the source region 55.
On the gate insulating film 57, a gate electrode 58 made of, for example, polysilicon is formed. The gate electrode 58 faces the peripheral edge of the body region 53 with the gate insulating film 57 interposed therebetween.

SiCエピタキシャル層3上には、SiOからなる層間絶縁膜59が形成されている。層間絶縁膜59に形成されたコンタクトホール60を介して、ソース電極61がソース領域55およびボディコンタクト領域56に接続されている。
ソース電極61とドレイン電極52との間(ソース−ドレイン間)に所定の電位差を発生させた状態で、ゲート電極58に所定の電圧(ゲート閾値電圧以上の電圧)を印加することにより、ゲート電極58からの電界によりボディ領域53におけるゲート絶縁膜57との界面近傍にチャネルを形成することができる。これにより、ソース電極61とドレイン電極52との間に電流を流すことができ、プレーナゲート型MOSFET51をオン状態にさせることができる。
On the SiC epitaxial layer 3, an interlayer insulating film 59 made of SiO 2 is formed. A source electrode 61 is connected to the source region 55 and the body contact region 56 through a contact hole 60 formed in the interlayer insulating film 59.
By applying a predetermined voltage (a voltage equal to or higher than the gate threshold voltage) to the gate electrode 58 in a state where a predetermined potential difference is generated between the source electrode 61 and the drain electrode 52 (between the source and drain), the gate electrode A channel can be formed in the body region 53 in the vicinity of the interface with the gate insulating film 57 by the electric field from 58. As a result, a current can flow between the source electrode 61 and the drain electrode 52, and the planar gate MOSFET 51 can be turned on.

このプレーナゲート型MOSFET51においても、図15のトレンチゲート型MOSFET31と同様に、高温アニールの際に表面保護を施さなくてもステップバンチング9の増加を防止でき、キャリア移動度を向上させることができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、SiC基板2の主面4(基板表面)は、図17(a)(b)に示すように、(0001)面に対して[−1100]軸のオフ方向に4°以下のオフ角θで傾斜していてもよい。
In the planar gate type MOSFET 51, as in the case of the trench gate type MOSFET 31 of FIG. 15, the increase in the step bunching 9 can be prevented and the carrier mobility can be improved without performing surface protection during the high temperature annealing.
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form.
For example, as shown in FIGS. 17A and 17B, the main surface 4 (substrate surface) of the SiC substrate 2 has an off angle of 4 ° or less in the off direction of the [−1100] axis with respect to the (0001) plane. It may be inclined at θ.

また、図示は省略するが、この実施形態のSiCエピタキシャルウエハ1を用いてMOSキャパシタを製造することもできる。そのMOSキャパシタでは、歩留まりおよび信頼性を向上させることができ、とりわけ歩留まりに関しては、20%以上向上させることができる。また、信頼性については初期不良を減少させることができる。
また、図示は省略するが、この実施形態のSiCエピタキシャルウエハ1を用いてバイポーラトランジスタを製造することもできる。バイポーラトランジスタは、増幅率が高い方が好ましいが、ステップバンチング9の線密度が高いと、表面10再結合の影響により高い増幅率が得ることが困難である。そこで、この実施形態のSiCエピタキシャルウエハ1を用いれば、SiCエピタキシャル層3のステップバンチング9の線密度および残留電子濃度が低い上に、高いC/Si比でエピ成長したものであるので、バイポーラトランジスタの増幅率を、従来に比べて一層向上させることができる。
Although not shown, a MOS capacitor can be manufactured using the SiC epitaxial wafer 1 of this embodiment. In the MOS capacitor, the yield and reliability can be improved, and in particular, the yield can be improved by 20% or more. In addition, initial failures can be reduced in terms of reliability.
Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, a bipolar transistor can also be manufactured using the SiC epitaxial wafer 1 of this embodiment. The bipolar transistor preferably has a high amplification factor, but if the linear density of the step bunching 9 is high, it is difficult to obtain a high amplification factor due to the influence of the surface 10 recombination. Therefore, if the SiC epitaxial wafer 1 of this embodiment is used, the step density of the step bunching 9 and the residual electron concentration of the SiC epitaxial layer 3 are low and the epitaxial growth is performed at a high C / Si ratio. The gain can be further improved as compared with the prior art.

その他、この実施形態のSiCエピタキシャルウエハ1は、pnダイオード、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)、CMOSなどの製造に用いることもできる。
また、前述のショットキーバリアダイオード21、トレンチゲート型MOSFET31およびプレーナゲート型MOSFET51に関して、各半導体部分の導電型を反転した構成が採用されてもよい。たとえば、ショットキーバリアダイオード21において、p型の部分がn型であり、n型の部分がp型であってもよい。
In addition, the SiC epitaxial wafer 1 of this embodiment can also be used for manufacturing pn diodes, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), CMOSs, and the like.
Further, with respect to the Schottky barrier diode 21, the trench gate type MOSFET 31, and the planar gate type MOSFET 51 described above, a configuration in which the conductivity type of each semiconductor portion is inverted may be employed. For example, in the Schottky barrier diode 21, the p-type portion may be n-type and the n-type portion may be p-type.

本発明の半導体素子は、たとえば、電気自動車(ハイブリッド車を含む)、電車、産業用ロボットなどの動力源として利用される電動モータを駆動するための駆動回路を構成するインバータ回路に用いられるパワーモジュールに組み込むことができる。また、太陽電池、風力発電機その他の発電装置(とくに自家発電装置)が発生する電力を商用電源の電力と整合するように変換するインバータ回路に用いられるパワーモジュールにも組み込むことができる。   The semiconductor element of the present invention is used in, for example, a power module used in an inverter circuit that constitutes a drive circuit for driving an electric motor used as a power source for electric vehicles (including hybrid vehicles), trains, industrial robots, and the like. Can be incorporated into. It can also be incorporated into a power module used in an inverter circuit that converts electric power generated by a solar cell, wind power generator, or other power generation device (especially an in-house power generation device) to match the power of a commercial power source.

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。   In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、この発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
(1)実施例1
4H−SiCインゴットを、(0001)面に対して[11−20]軸方向に4°のオフ角θを付けて切り出すことによりSiCベアウエハを得た。次に、SiCベアウエハの切り出し面((0001)面)をラップ加工で研磨した。機械加工後、SiCベアウエハの切り出し面((0001)面)を、CMPにより500nm以上除去した。その後、機能水を用いてメガソニック洗浄し、イオナイザで乾燥させた後、SiC基板の主面に、C/Si比=1.3〜2.0の範囲でSiCエピタキシャル層を成長させた(厚さ5μm 600V耐圧対応)。以上より得られたSiCエピタキシャルウエハのステップバンチングの線密度を測定したところ、40cm−1以下であった。
(2)実施例2
4H−SiCインゴットを、(0001)面に対して[−1100]軸方向に4°のオフ角θを付けて切り出したこと以外は、実施例1と同様の作業を行なうことにより、SiCエピタキシャルウエハを作製した。このSiCエピタキシャルウエハのステップバンチングの線密度も、40cm−1以下であった。
(3)実施例3
4H−SiCインゴットを、(0001)面に対して[11−20]軸方向に2°のオフ角θを付けて切り出したこと以外は、実施例1と同様の作業を行なうことにより、SiCエピタキシャルウエハを作製した。このSiCエピタキシャルウエハのステップバンチングの線密度も、40cm−1以下であった。
(4)実施例4
機械加工後、SiCベアウエハの切り出し面((0001)面)を、プラズマエッチングにより500nm以上除去したこと以外は、実施例1と同様の作業を行なうことにより、SiCエピタキシャルウエハを作製した。このSiCエピタキシャルウエハのステップバンチングの線密度も、40cm−1以下であった。
(5)実施例5
CMPによる500nm以上の除去後に、SiC基板の主面をドライ酸化することにより酸化膜(厚さ40nm)を形成する工程と、その後、当該酸化膜をHFで除去する工程を行ったこと以外は、実施例1と同様の作業を行なうことにより、SiCエピタキシャルウエハを作製した。このSiCエピタキシャルウエハのステップバンチングの線密度も、40cm−1以下であった。
(6)実施例6
プラズマエッチングによる500nm以上の除去後に、SiC基板の主面をドライ酸化することにより酸化膜(厚さ40nm)を形成する工程と、その後、当該酸化膜をHFで除去する工程を行ったこと以外は、実施例4と同様の作業を行なうことにより、SiCエピタキシャルウエハを作製した。このSiCエピタキシャルウエハのステップバンチングの線密度も、40cm−1以下であった。
(7)実施例7
SiC基板の主面に、C/Si比=1.3〜2.0の範囲で、1200V耐圧対応のSiCエピタキシャル層を成長させたこと以外は、実施例1と同様の作業を行なうことにより、SiCエピタキシャルウエハを作製した。このSiCエピタキシャルウエハのステップバンチングの線密度も、40cm−1以下であった。
(8)実施例8
SiC基板の主面に、C/Si比=1.3〜2.0の範囲で、2400V耐圧対応のSiCエピタキシャル層を成長させたこと以外は、実施例1と同様の作業を行なうことにより、SiCエピタキシャルウエハを作製した。このSiCエピタキシャルウエハのステップバンチングの線密度も、40cm−1以下であった。
(9)実施例9
SiC基板の主面に、C/Si比=1.3〜2.0の範囲で、3300V耐圧対応のSiCエピタキシャル層を成長させたこと以外は、実施例1と同様の作業を行なうことにより、SiCエピタキシャルウエハを作製した。このSiCエピタキシャルウエハのステップバンチングの線密度も、40cm−1以下であった。
(10)実施例10
SiC基板の主面に、C/Si比=1.3〜2.0の範囲で、6600V耐圧対応のSiCエピタキシャル層を成長させたこと以外は、実施例1と同様の作業を行なうことにより、SiCエピタキシャルウエハを作製した。このSiCエピタキシャルウエハのステップバンチングの線密度も、40cm−1以下であった。
Next, although this invention is demonstrated based on an Example and a comparative example, this invention is not limited by the following Example.
(1) Example 1
A SiC bare wafer was obtained by cutting a 4H—SiC ingot with an off angle θ of 4 ° in the [11-20] axial direction with respect to the (0001) plane. Next, the cut surface ((0001) surface) of the SiC bare wafer was polished by lapping. After machining, the cut surface ((0001) plane) of the SiC bare wafer was removed by 500 nm or more by CMP. Thereafter, after megasonic cleaning with functional water and drying with an ionizer, a SiC epitaxial layer was grown on the main surface of the SiC substrate in a range of C / Si ratio = 1.3 to 2.0 (thickness). 5μm 600V withstand voltage). When the linear density of the step bunching of the SiC epitaxial wafer obtained as described above was measured, it was 40 cm −1 or less.
(2) Example 2
By performing the same operation as in Example 1 except that the 4H-SiC ingot was cut out with an off angle θ of 4 ° in the [−1100] axial direction with respect to the (0001) plane, a SiC epitaxial wafer was obtained. Was made. The linear density of step bunching of this SiC epitaxial wafer was also 40 cm −1 or less.
(3) Example 3
By performing the same operation as in Example 1 except that the 4H—SiC ingot was cut out with an off angle θ of 2 ° in the [11-20] axial direction with respect to the (0001) plane, A wafer was produced. The linear density of step bunching of this SiC epitaxial wafer was also 40 cm −1 or less.
(4) Example 4
After machining, a SiC epitaxial wafer was fabricated by performing the same operation as in Example 1 except that the cut surface ((0001) plane) of the SiC bare wafer was removed by 500 nm or more by plasma etching. The linear density of step bunching of this SiC epitaxial wafer was also 40 cm −1 or less.
(5) Example 5
Except for performing the process of forming an oxide film (thickness 40 nm) by dry oxidizing the main surface of the SiC substrate after removing 500 nm or more by CMP, and then performing the process of removing the oxide film with HF, By carrying out the same operation as in Example 1, a SiC epitaxial wafer was produced. The linear density of step bunching of this SiC epitaxial wafer was also 40 cm −1 or less.
(6) Example 6
Except for performing a step of forming an oxide film (thickness 40 nm) by dry-oxidizing the main surface of the SiC substrate after removing 500 nm or more by plasma etching, and then a step of removing the oxide film with HF. By performing the same operation as in Example 4, a SiC epitaxial wafer was produced. The linear density of step bunching of this SiC epitaxial wafer was also 40 cm −1 or less.
(7) Example 7
By performing the same operation as in Example 1 except that the SiC epitaxial layer corresponding to the withstand voltage of 1200 V was grown on the main surface of the SiC substrate in the range of C / Si ratio = 1.3 to 2.0, A SiC epitaxial wafer was produced. The linear density of step bunching of this SiC epitaxial wafer was also 40 cm −1 or less.
(8) Example 8
By performing the same operation as in Example 1 except that the SiC epitaxial layer corresponding to 2400 V breakdown voltage was grown on the main surface of the SiC substrate in the range of C / Si ratio = 1.3 to 2.0, A SiC epitaxial wafer was produced. The linear density of step bunching of this SiC epitaxial wafer was also 40 cm −1 or less.
(9) Example 9
By performing the same operation as in Example 1 except that the SiC epitaxial layer corresponding to 3300 V withstand voltage was grown on the main surface of the SiC substrate in the range of C / Si ratio = 1.3 to 2.0, A SiC epitaxial wafer was produced. The linear density of step bunching of this SiC epitaxial wafer was also 40 cm −1 or less.
(10) Example 10
By performing the same operation as in Example 1 except that a 6600 V withstand voltage SiC epitaxial layer was grown on the main surface of the SiC substrate in the range of C / Si ratio = 1.3 to 2.0, A SiC epitaxial wafer was produced. The linear density of step bunching of this SiC epitaxial wafer was also 40 cm −1 or less.

1 SiCエピタキシャルウエハ
2 SiC基板
3 SiCエピタキシャル層
4 (SiC基板の)主面
5 テラス面
6 ステップ面
7 レイヤ
8 ステップライン
9 ステップバンチング
10 (SiCエピタキシャル層の)表面
11 基底面転位
12 エッチピット
13 SiCインゴット
14 SiCベアウエハ
15 切り出し面
16 酸化膜
21 ショットキーバリアダイオード
22 カソード電極
23 活性領域
24 コンタクトホール
25 フィールド領域
26 フィールド絶縁膜
27 アノード電極
28 JTE構造
31 トレンチゲート型MOSFET
32 ドレイン電極
33 ボディ領域
34 ドレイン領域
35 ゲートトレンチ
36 ゲート絶縁膜
37 ゲート電極
38 ソース領域
39 ボディコンタクト領域
40 層間絶縁膜
41 コンタクトホール
42 ソース電極
51 プレーナゲート型MOSFET
52 ドレイン電極
53 ボディ領域
54 ドレイン領域
55 ソース領域
56 ボディコンタクト領域
57 ゲート絶縁膜
58 ゲート電極
59 層間絶縁膜
60 コンタクトホール
61 ソース電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 SiC epitaxial wafer 2 SiC substrate 3 SiC epitaxial layer 4 Main surface (SiC substrate) 5 Terrace surface 6 Step surface 7 Layer 8 Step line 9 Step bunching 10 Surface (of SiC epitaxial layer) 11 Base surface dislocation 12 Etch pit 13 SiC Ingot 14 SiC bare wafer 15 Cut-out surface 16 Oxide film 21 Schottky barrier diode 22 Cathode electrode 23 Active region 24 Contact hole 25 Field region 26 Field insulating film 27 Anode electrode 28 JTE structure 31 Trench gate type MOSFET
32 drain electrode 33 body region 34 drain region 35 gate trench 36 gate insulating film 37 gate electrode 38 source region 39 body contact region 40 interlayer insulating film 41 contact hole 42 source electrode 51 planar gate type MOSFET
52 drain electrode 53 body region 54 drain region 55 source region 56 body contact region 57 gate insulating film 58 gate electrode 59 interlayer insulating film 60 contact hole 61 source electrode

Claims (11)

(0001)面に対して4°以下のオフ角で傾斜した主面を有するSiC基板と、
前記SiC基板の前記主面に形成され、第1の高さを有する第1SiCレイヤと、前記第1SiCレイヤが2層以上統合されて形成され、0.5nm以上の高さを有する第2SiCレイヤとを含むSiCエピタキシャル層とを含み、
前記第2SiCレイヤの密度が40cm−1以下である、SiCエピタキシャルウエハ。
A SiC substrate having a main surface inclined at an off angle of 4 ° or less with respect to the (0001) plane ;
Is formed on the main surface of the SiC substrate, a first 1SiC layer having a first height, said second 1SiC layer is formed are integrated two or more layers, a first 2SiC layer having a height of more than 0.5nm A SiC epitaxial layer containing
A SiC epitaxial wafer, wherein the density of the second SiC layer is 40 cm -1 or less.
前記SiC基板の前記主面は、(0001)面に対して[11−20]軸方向に前記4°以下のオフ角で傾斜した面である、請求項1に記載のSiCエピタキシャルウエハ。   2. The SiC epitaxial wafer according to claim 1, wherein the main surface of the SiC substrate is a surface inclined at an off angle of 4 ° or less in the [11-20] axis direction with respect to a (0001) plane. 前記SiC基板の前記主面は、(0001)面に対して[−1100]軸方向に前記4°以下のオフ角で傾斜した面である、請求項1に記載のSiCエピタキシャルウエハ。   2. The SiC epitaxial wafer according to claim 1, wherein the main surface of the SiC substrate is a surface inclined at an off angle of 4 ° or less in the [−1100] axis direction with respect to a (0001) plane. 前記SiC基板は4H−SiCからなる、請求項1〜のいずれか一項に記載のSiCエピタキシャルウエハ。 The SiC substrate comprises 4H-SiC, SiC epitaxial wafer according to any one of claims 1-3. 前記SiC基板の前記主面はSi面である、請求項1〜のいずれか一項に記載のSiCエピタキシャルウエハ。 The SiC epitaxial wafer according to any one of claims 1 to 4 , wherein the main surface of the SiC substrate is a Si surface. 前記SiCエピタキシャル層の基底面転位密度が、10cm−2以下である、請求項1〜のいずれか一項に記載のSiCエピタキシャルウエハ。 The SiC epitaxial wafer according to any one of claims 1 to 5 , wherein a basal plane dislocation density of the SiC epitaxial layer is 10 cm -2 or less. 前記第2SiCレイヤの密度が5cm−1である、請求項1〜のいずれか一項に記載のSiCエピタキシャルウエハ。 The SiC epitaxial wafer according to any one of claims 1 to 6 , wherein a density of the second SiC layer is 5 cm- 1 . 前記SiCエピタキシャル層は4H−SiCからなる、請求項1〜のいずれか一項に記載のSiCエピタキシャルウエハ。 The SiC epitaxial wafer according to any one of claims 1 to 7 , wherein the SiC epitaxial layer is made of 4H-SiC. 前記SiCエピタキシャル層の窒素濃度が、5×1016cm−3以下である、請求項1〜のいずれか一項に記載のSiCエピタキシャルウエハ。 The SiC epitaxial wafer as described in any one of Claims 1-8 whose nitrogen concentration of the said SiC epitaxial layer is 5 * 10 < 16 > cm < -3 > or less. 前記SiCエピタキシャル層の厚さが3μm以上である、請求項1〜のいずれか一項に記載のSiCエピタキシャルウエハ。 The SiC epitaxial layer thickness is 3μm or more, SiC epitaxial wafer according to any one of claims 1-9. 請求項1〜10のいずれか一項に記載のSiCエピタキシャルウエハを用いて形成されている、SiC半導体素子。 The SiC semiconductor element formed using the SiC epitaxial wafer as described in any one of Claims 1-10 .
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