JP7298294B2 - Silicon carbide epitaxial substrate, silicon carbide semiconductor chip and silicon carbide semiconductor module - Google Patents

Silicon carbide epitaxial substrate, silicon carbide semiconductor chip and silicon carbide semiconductor module Download PDF

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Description

本開示は、炭化珪素エピタキシャル基板、炭化珪素半導体チップおよび炭化珪素半導体モジュールに関する。 The present disclosure relates to silicon carbide epitaxial substrates, silicon carbide semiconductor chips and silicon carbide semiconductor modules.

国際公開2017/203623号(特許文献1)には、基板上に複数の炭化珪素スイッチング素子が搭載されたパワーモジュールが記載されている。 International Publication No. 2017/203623 (Patent Document 1) describes a power module in which a plurality of silicon carbide switching elements are mounted on a substrate.

国際公開2017/203623号WO2017/203623

本開示の目的は、炭化珪素半導体モジュールの信頼性を向上することである。 An object of the present disclosure is to improve reliability of a silicon carbide semiconductor module.

本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板は、炭化珪素基板と、炭化珪素エピタキシャル層とを備えている。炭化珪素エピタキシャル層は、炭化珪素基板上にある。炭化珪素エピタキシャル層の主面に平行な方向において、炭化珪素エピタキシャル層におけるキャリア寿命の最大値を最大寿命とし、炭化珪素エピタキシャル層におけるキャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は、0.05以上0.2以下である。 A silicon carbide epitaxial substrate according to the present disclosure includes a silicon carbide substrate and a silicon carbide epitaxial layer. A silicon carbide epitaxial layer overlies the silicon carbide substrate. In the direction parallel to the main surface of the silicon carbide epitaxial layer, the maximum lifetime is defined as the maximum carrier lifetime in the silicon carbide epitaxial layer, and the minimum lifetime is defined as the minimum carrier lifetime in the silicon carbide epitaxial layer. The value obtained by dividing the value obtained by subtracting by the maximum life is 0.05 or more and 0.2 or less.

本開示に係る炭化珪素半導体チップは、炭化珪素エピタキシャル基板と、第1電極と、第2電極とを備えている。炭化珪素エピタキシャル基板は、第1導電型を有する炭化珪素基板と、炭化珪素基板上にある炭化珪素エピタキシャル層とを含んでいる。炭化珪素エピタキシャル層は、炭化珪素基板に接する第1導電型炭化珪素層と、第1導電型炭化珪素層上にある第2導電型炭化珪素層とを有している。第1電極は、第2導電型炭化珪素層に接している。第2電極は、炭化珪素基板に接している。炭化珪素エピタキシャル基板の主面に平行な方向において、第1導電型炭化珪素層におけるキャリア寿命の最大値を最大寿命とし、第1導電型炭化珪素層におけるキャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は、0.05以上0.2以下である。 A silicon carbide semiconductor chip according to the present disclosure includes a silicon carbide epitaxial substrate, a first electrode, and a second electrode. The silicon carbide epitaxial substrate includes a silicon carbide substrate having a first conductivity type and a silicon carbide epitaxial layer on the silicon carbide substrate. The silicon carbide epitaxial layer has a first conductivity type silicon carbide layer in contact with the silicon carbide substrate and a second conductivity type silicon carbide layer on the first conductivity type silicon carbide layer. The first electrode is in contact with the second conductivity type silicon carbide layer. The second electrode is in contact with the silicon carbide substrate. In the direction parallel to the main surface of the silicon carbide epitaxial substrate, the maximum carrier lifetime in the first conductivity type silicon carbide layer is defined as the maximum lifetime, and the minimum carrier lifetime in the first conductivity type silicon carbide layer is defined as the minimum lifetime. , the value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum life from the maximum life by the maximum life is 0.05 or more and 0.2 or less.

本開示に係る炭化珪素半導体モジュールは、回路基板と、複数の炭化珪素半導体チップとを備えている。複数の炭化珪素半導体チップは、回路基板に実装されている。複数の炭化珪素半導体チップの各々は、炭化珪素エピタキシャル基板と、第1電極と、第2電極とを含んでいる。炭化珪素エピタキシャル基板は、第1導電型を有する炭化珪素基板と、炭化珪素基板上にある炭化珪素エピタキシャル層とを有している。炭化珪素エピタキシャル層は、炭化珪素基板に接する第1導電型炭化珪素層と、第1導電型炭化珪素層上にある第2導電型炭化珪素層とを有している。第1電極は、第2導電型炭化珪素層に接している。第2電極は、炭化珪素基板に接している。複数の炭化珪素半導体チップにおいて、第1導電型炭化珪素層におけるキャリア寿命の最大値を最大寿命とし、第1導電型炭化珪素層におけるキャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は、0.05以上0.2以下である。 A silicon carbide semiconductor module according to the present disclosure includes a circuit board and a plurality of silicon carbide semiconductor chips. A plurality of silicon carbide semiconductor chips are mounted on a circuit board. Each of the plurality of silicon carbide semiconductor chips includes a silicon carbide epitaxial substrate, a first electrode, and a second electrode. The silicon carbide epitaxial substrate has a silicon carbide substrate having a first conductivity type and a silicon carbide epitaxial layer on the silicon carbide substrate. The silicon carbide epitaxial layer has a first conductivity type silicon carbide layer in contact with the silicon carbide substrate and a second conductivity type silicon carbide layer on the first conductivity type silicon carbide layer. The first electrode is in contact with the second conductivity type silicon carbide layer. The second electrode is in contact with the silicon carbide substrate. In the plurality of silicon carbide semiconductor chips, when the maximum carrier lifetime in the first conductivity type silicon carbide layer is defined as the maximum lifetime and the minimum carrier lifetime in the first conductivity type silicon carbide layer is defined as the minimum lifetime, the maximum lifetime to the minimum The value obtained by dividing the value obtained by subtracting the service life by the maximum service life is 0.05 or more and 0.2 or less.

本開示によれば、炭化珪素半導体モジュールの信頼性を向上することができる。 According to the present disclosure, reliability of a silicon carbide semiconductor module can be improved.

図1は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の構成を示す平面模式図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a silicon carbide epitaxial substrate according to this embodiment. 図2は、図1のII-II線に沿った断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 図3は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体モジュールの構成を示す平面模式図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing the configuration of the silicon carbide semiconductor module according to the first embodiment. 図4は、図3のIV-IV線に沿った断面模式図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 図5は、第1炭化珪素半導体チップの構成を示す平面模式図である。FIG. 5 is a schematic plan view showing the configuration of the first silicon carbide semiconductor chip. 図6は、図5のVI-VI線に沿った断面模式図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 図7は、第2炭化珪素半導体チップの構成を示す平面模式図である。FIG. 7 is a schematic plan view showing the configuration of the second silicon carbide semiconductor chip. 図8は、図7のVIII-VIII線に沿った断面模式図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along line VIII-VIII of FIG. 図9は、第2実施形態に係る炭化珪素半導体モジュールの構成を示す断面模式図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a silicon carbide semiconductor module according to the second embodiment. 図10は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法の第1工程を示す断面模式図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the first step of the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to this embodiment. 図11は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法の第2工程を示す断面模式図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the second step of the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to this embodiment. 図12は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法の第3工程を示す断面模式図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the third step of the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to this embodiment. 図13は、本実施形態に係る炭化珪素半導体チップの製造方法の第1工程を示す断面模式図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing the first step of the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor chip according to this embodiment. 図14は、本実施形態に係る炭化珪素半導体チップの製造方法の第2工程を示す断面模式図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the second step of the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor chip according to this embodiment. 図15は、本実施形態に係る炭化珪素半導体チップの製造方法の第3工程を示す断面模式図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing the third step of the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor chip according to this embodiment.

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態を列挙して説明する。本明細書の結晶学的記載においては、個別方位を[]、集合方位を<>、個別面を()、集合面を{}でそれぞれ示す。結晶学上の指数が負であることは、通常、数字の上に”-”(バー)を付すことによって表現されるが、本明細書では数字の前に負の符号を付すことによって結晶学上の負の指数を表現する。
[Description of Embodiments of the Present Disclosure]
First, the embodiments of the present disclosure will be enumerated and described. In the crystallographic description of this specification, individual orientations are indicated by [ ], collective orientations by <>, individual planes by ( ), and collective planes by { }. Negative crystallographic exponents are usually expressed by placing a "-" (bar) above the number, but here the crystallographic index is expressed by prefixing the number with a negative sign. Represents a negative exponent above.

(1)本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板100は、炭化珪素基板4と、炭化珪素エピタキシャル層3とを備えている。炭化珪素エピタキシャル層3は、炭化珪素基板4上にある。炭化珪素エピタキシャル層3の主面1に平行な方向において、炭化珪素エピタキシャル層3におけるキャリア寿命の最大値を最大寿命とし、炭化珪素エピタキシャル層3におけるキャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は、0.05以上0.2以下である。 (1) Silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present disclosure includes silicon carbide substrate 4 and silicon carbide epitaxial layer 3 . Silicon carbide epitaxial layer 3 is on silicon carbide substrate 4 . In a direction parallel to main surface 1 of silicon carbide epitaxial layer 3, when the maximum carrier lifetime in silicon carbide epitaxial layer 3 is defined as the maximum lifetime and the minimum carrier lifetime in silicon carbide epitaxial layer 3 is defined as the minimum lifetime, the maximum The value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum life from the life by the maximum life is 0.05 or more and 0.2 or less.

(2)上記(1)に係る炭化珪素エピタキシャル基板100において、最小寿命は、0.5μ秒以上であってもよい。 (2) In silicon carbide epitaxial substrate 100 according to (1) above, the minimum lifetime may be 0.5 μsec or more.

(3)上記(1)または(2)に係る炭化珪素エピタキシャル基板100において、炭化珪素エピタキシャル層3の厚みは、μm以上50μm以下であってもよい。 (3) In silicon carbide epitaxial substrate 100 according to (1) or (2) above, silicon carbide epitaxial layer 3 may have a thickness of 5 μm or more and 50 μm or less.

(4)本開示に係る炭化珪素半導体チップ200は、炭化珪素エピタキシャル基板100と、第1電極60と、第2電極63とを備えている。炭化珪素エピタキシャル基板100は、第1導電型を有する炭化珪素基板4と、炭化珪素基板4上にある炭化珪素エピタキシャル層3とを含んでいる。炭化珪素エピタキシャル層3は、炭化珪素基板4に接する第1導電型炭化珪素層10と、第1導電型炭化珪素層10上にある第2導電型炭化珪素層8とを有している。第1電極60は、第2導電型炭化珪素層8に接している。第2電極63は、炭化珪素基板4に接している。炭化珪素エピタキシャル基板100第一の主面1に平行な方向において、第1導電型炭化珪素層10におけるキャリア寿命の最大値を最大寿命とし、第1導電型炭化珪素層10におけるキャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は、0.05以上0.2以下である。 (4) Silicon carbide semiconductor chip 200 according to the present disclosure includes silicon carbide epitaxial substrate 100 , first electrode 60 , and second electrode 63 . Silicon carbide epitaxial substrate 100 includes silicon carbide substrate 4 having a first conductivity type and silicon carbide epitaxial layer 3 on silicon carbide substrate 4 . Silicon carbide epitaxial layer 3 has a first conductivity type silicon carbide layer 10 in contact with silicon carbide substrate 4 and a second conductivity type silicon carbide layer 8 on first conductivity type silicon carbide layer 10 . First electrode 60 is in contact with second conductivity type silicon carbide layer 8 . Second electrode 63 is in contact with silicon carbide substrate 4 . In the direction parallel to first main surface 1 of silicon carbide epitaxial substrate 100, the maximum value of carrier lifetime in first conductivity type silicon carbide layer 10 is defined as the maximum lifetime, and the minimum value of carrier lifetime in first conductivity type silicon carbide layer 10. is the minimum life, the value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum life from the maximum life by the maximum life is 0.05 or more and 0.2 or less.

(5)本開示に係る炭化珪素半導体モジュール300は、回路基板20と、複数の炭化珪素半導体チップ200とを備えている。複数の炭化珪素半導体チップ200は、回路基板20に実装されている。複数の炭化珪素半導体チップ200の各々は、炭化珪素エピタキシャル基板100と、第1電極60と、第2電極63とを含んでいる。炭化珪素エピタキシャル基板100は、第1導電型を有する炭化珪素基板4と、炭化珪素基板4上にある炭化珪素エピタキシャル層3とを有している。炭化珪素エピタキシャル層3は、炭化珪素基板4に接する第1導電型炭化珪素層10と、第1導電型炭化珪素層10上にある第2導電型炭化珪素層8とを有している。第1電極60は、第2導電型炭化珪素層8に接している。第2電極63は、炭化珪素基板4に接している。複数の炭化珪素半導体チップ200の各々の平均キャリア寿命の中で、第1導電型炭化珪素層10における平均キャリア寿命の最大値を最大寿命とし、第1導電型炭化珪素層10における平均キャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は、0.05以上0.2以下である。 (5) Silicon carbide semiconductor module 300 according to the present disclosure includes circuit board 20 and a plurality of silicon carbide semiconductor chips 200 . A plurality of silicon carbide semiconductor chips 200 are mounted on circuit board 20 . Each of silicon carbide semiconductor chips 200 includes a silicon carbide epitaxial substrate 100 , a first electrode 60 and a second electrode 63 . Silicon carbide epitaxial substrate 100 has silicon carbide substrate 4 having a first conductivity type and silicon carbide epitaxial layer 3 on silicon carbide substrate 4 . Silicon carbide epitaxial layer 3 has a first conductivity type silicon carbide layer 10 in contact with silicon carbide substrate 4 and a second conductivity type silicon carbide layer 8 on first conductivity type silicon carbide layer 10 . First electrode 60 is in contact with second conductivity type silicon carbide layer 8 . Second electrode 63 is in contact with silicon carbide substrate 4 . Among the average carrier lifetimes of each of the plurality of silicon carbide semiconductor chips 200, the maximum value of the average carrier lifetime in the first conductivity type silicon carbide layer 10 is defined as the maximum lifetime, and the average carrier lifetime in the first conductivity type silicon carbide layer 10 is When the minimum value is defined as the minimum life, the value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum life from the maximum life by the maximum life is 0.05 or more and 0.2 or less.

(6)上記(5)に係る炭化珪素半導体モジュール300において、複数の炭化珪素半導体チップ200の各々は、トランジスタ150と、ダイオード151とを含んでいてもよい。 (6) In silicon carbide semiconductor module 300 according to (5) above, each of silicon carbide semiconductor chips 200 may include transistor 150 and diode 151 .

(7)上記(5)に係る炭化珪素半導体モジュール300において、複数の炭化珪素半導体チップ200は、トランジスタ150を含む第1炭化珪素半導体チップ210と、ダイオード151を含む第2炭化珪素半導体チップ220とを有していてもよい。
[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の実施形態の詳細について説明する。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。
(7) In silicon carbide semiconductor module 300 according to (5) above, silicon carbide semiconductor chips 200 include first silicon carbide semiconductor chip 210 including transistor 150 and second silicon carbide semiconductor chip 220 including diode 151. may have
[Details of the embodiment of the present disclosure]
Details of the embodiments of the present disclosure will be described below. In the following description, the same or corresponding elements are given the same reference numerals and the same descriptions thereof are not repeated.

(炭化珪素エピタキシャル基板)
まず、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の構成を示す平面模式図である。図2は、図1のII-II線に沿った断面模式図である。
(Silicon carbide epitaxial substrate)
First, the configuration of silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a silicon carbide epitaxial substrate 100 according to this embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of FIG.

図1および図2に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板100は、炭化珪素基板4と、炭化珪素エピタキシャル層3とを有している。炭化珪素エピタキシャル層3は、炭化珪素基板4上にある。炭化珪素エピタキシャル基板100は、第1主面1と、第2主面2と、周縁27とを有している。第2主面2は、第1主面1と反対側にある。第1主面1は、炭化珪素エピタキシャル層3により構成されている。第2主面2は、炭化珪素基板4により構成されている。炭化珪素基板4および炭化珪素エピタキシャル層3の各々は、たとえば六方晶炭化珪素により構成されている。炭化珪素基板4および炭化珪素エピタキシャル層3の各々のポリタイプは、たとえば4Hである。 As shown in FIGS. 1 and 2 , silicon carbide epitaxial substrate 100 has silicon carbide substrate 4 and silicon carbide epitaxial layer 3 . Silicon carbide epitaxial layer 3 is on silicon carbide substrate 4 . Silicon carbide epitaxial substrate 100 has a first main surface 1 , a second main surface 2 and a peripheral edge 27 . The second major surface 2 is opposite the first major surface 1 . First main surface 1 is formed of silicon carbide epitaxial layer 3 . Second main surface 2 is formed of silicon carbide substrate 4 . Silicon carbide substrate 4 and silicon carbide epitaxial layer 3 are each made of, for example, hexagonal silicon carbide. Silicon carbide substrate 4 and silicon carbide epitaxial layer 3 each have a polytype of 4H, for example.

図1に示されるように、第1主面1の最大径(直径W1)は、たとえば150mmである。直径W1は、150mm以上でもよいし、200mm以上でもよいし、250mm以上でもよい。直径W1の上限は、特に限定されないが、たとえば300mm以下であってもよい。第1主面1は、中央領域11と、外周領域12とにより構成されている。外周領域12は、中央領域11に連なっている。外周領域12は、中央領域11を取り囲んでいる。外周領域12は、中央領域11の外側にある。外周領域12は、たとえば周縁27から3mm以内の領域である。第1主面1の径方向において、外周領域12の幅(外周幅W2)は、たとえば3mm以上5mm以下であってもよい。 As shown in FIG. 1, the maximum diameter (diameter W1) of first main surface 1 is, for example, 150 mm. The diameter W1 may be 150 mm or more, 200 mm or more, or 250 mm or more. Although the upper limit of the diameter W1 is not particularly limited, it may be 300 mm or less, for example. The first main surface 1 is composed of a central region 11 and an outer peripheral region 12 . The outer peripheral region 12 is continuous with the central region 11 . Peripheral region 12 surrounds central region 11 . Peripheral region 12 is outside central region 11 . Peripheral region 12 is, for example, a region within 3 mm from peripheral edge 27 . In the radial direction of the first main surface 1, the width of the outer peripheral region 12 (the outer peripheral width W2) may be, for example, 3 mm or more and 5 mm or less.

図1に示されるように、第1主面1は、第1方向101および第2方向102の各々に沿って拡がっている。第1方向101は、たとえば<11-20>方向である。第2方向102は、たとえば<1-100>方向である。第1主面1は、{0001}面または{0001}面に対して傾斜した平面である。具体的には、第1主面1は、たとえば(0001)面または(0001)面に対して8°以下の角度だけ傾斜した面である。第1主面1は、(000-1)面または(000-1)面に対して8°以下の角度だけ傾斜した面であってもよい。第1主面1が{0001}面に対して傾斜している場合、{0001}面に対する第1主面1の傾斜方向(オフ方向)は、たとえば<11-20>方向である。 As shown in FIG. 1 , the first main surface 1 extends along each of the first direction 101 and the second direction 102 . The first direction 101 is, for example, the <11-20> direction. The second direction 102 is, for example, the <1-100> direction. The first main surface 1 is the {0001} plane or a plane inclined with respect to the {0001} plane. Specifically, the first main surface 1 is, for example, the (0001) plane or a plane inclined by an angle of 8° or less with respect to the (0001) plane. The first main surface 1 may be the (000-1) plane or a plane inclined at an angle of 8° or less with respect to the (000-1) plane. When first main surface 1 is inclined with respect to the {0001} plane, the inclination direction (off direction) of first main surface 1 with respect to the {0001} plane is, for example, the <11-20> direction.

図1に示されるように、周縁27は、外周領域12に連なっている。周縁27は、オリエンテーションフラット部25と、円弧状部26とを有している。円弧状部26は、オリエンテーションフラット部25に連なっている。図1に示されるように、第1主面1に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット部25は、第1方向101に沿って延在している。 As shown in FIG. 1, the peripheral edge 27 is continuous with the outer peripheral region 12 . The peripheral edge 27 has an orientation flat portion 25 and an arcuate portion 26 . The arcuate portion 26 continues to the orientation flat portion 25 . As shown in FIG. 1 , orientation flat portion 25 extends along first direction 101 when viewed from a direction perpendicular to first main surface 1 .

図2に示されるように、炭化珪素エピタキシャル層3の厚みTは、たとえば50μm以下である。炭化珪素エピタキシャル層3の厚みTは、40μm以下であってもよいし、30μm以下であってもよい。炭化珪素エピタキシャル層3の厚みTは、たとえば5μm以上であってもよい。炭化珪素基板4および炭化珪素エピタキシャル層3の各々は、たとえばn型不純物としての窒素(N)を含んでいる。炭化珪素基板4および炭化珪素エピタキシャル層3の各々の導電型は、たとえばn型(第1導電型)である。炭化珪素基板4の不純物濃度は、炭化珪素エピタキシャル層3の不純物濃度よりも高くてもよい。 As shown in FIG. 2, thickness T of silicon carbide epitaxial layer 3 is, for example, 50 μm or less. Thickness T of silicon carbide epitaxial layer 3 may be 40 μm or less, or may be 30 μm or less. Silicon carbide epitaxial layer 3 may have thickness T of, for example, 5 μm or more. Silicon carbide substrate 4 and silicon carbide epitaxial layer 3 each contain nitrogen (N) as an n-type impurity, for example. The conductivity type of each of silicon carbide substrate 4 and silicon carbide epitaxial layer 3 is, for example, n type (first conductivity type). The impurity concentration of silicon carbide substrate 4 may be higher than the impurity concentration of silicon carbide epitaxial layer 3 .

図2に示されるように、炭化珪素基板4は、基底面転位9を含んでいる。第2主面2に平行な平面において、基底面転位9の面密度は、たとえば100cm-2より高く1000cm-2よりも低い。図2に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板100には、Z1/2と呼ばれる点欠陥41が存在する。点欠陥41は、炭素空孔に起因している。Z1/2のエネルギー準位は、Ec(伝導帯の底のエネルギー)-0.65eVである。Z1/2密度が高くなるとキャリア寿命が短くなる。 As shown in FIG. 2, silicon carbide substrate 4 includes basal plane dislocations 9 . In a plane parallel to the second main surface 2, the areal density of the basal plane dislocations 9 is, for example, higher than 100 cm −2 and lower than 1000 cm −2 . As shown in FIG. 2 , silicon carbide epitaxial substrate 100 has point defects 41 called Z 1/2 . Point defects 41 are caused by carbon vacancies. The energy level of Z 1/2 is Ec (the energy at the bottom of the conduction band) −0.65 eV. Higher Z1 /2 densities lead to shorter carrier lifetimes.

本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100においては、炭化珪素エピタキシャル層3の第1主面1に平行な方向において、Z1/2密度のばらつきが低減されている。別の観点から言えば、炭化珪素エピタキシャル層3の第1主面1に平行な方向において、Z1/2密度の面内均一性が高い。具体的には、炭化珪素エピタキシャル層3の第1主面1に平行な方向において、炭化珪素エピタキシャル層3におけるZ1/2密度の最大値を最大密度とし、炭化珪素エピタキシャル層3におけるZ1/2密度の最小値を最小密度とした場合、最大密度から最小密度を引いた値を最大密度で除した値は、0.05以上0.2以下である。 In silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present embodiment, variations in Z 1/2 density are reduced in the direction parallel to first main surface 1 of silicon carbide epitaxial layer 3 . From another point of view, in-plane uniformity of Z 1/2 density is high in the direction parallel to first main surface 1 of silicon carbide epitaxial layer 3 . Specifically, in the direction parallel to first main surface 1 of silicon carbide epitaxial layer 3, the maximum value of Z 1/2 density in silicon carbide epitaxial layer 3 is the maximum density, and Z 1/2 in silicon carbide epitaxial layer 3 is When the minimum value of the two densities is defined as the minimum density, the value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum density from the maximum density by the maximum density is 0.05 or more and 0.2 or less.

最大密度から最小密度を引いた値を最大密度で除した値は、たとえば0.06以上であってもよいし、0.07以上であってもよい。最大密度から最小密度を引いた値を最大密度で除した値は、たとえば0.19以下であってもよいし、0.18以下であってもよい。 A value obtained by dividing a value obtained by subtracting the minimum density from the maximum density by the maximum density may be, for example, 0.06 or more, or may be 0.07 or more. The value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum density from the maximum density by the maximum density may be, for example, 0.19 or less, or may be 0.18 or less.

最大密度は、たとえば2×1013cm-3以下である。最大密度は、たとえば1×1013cm-3以下であってもよいし、9×1012cm-3以下であってもよい。最小密度は、たとえば1×1011cm-3以上である。最小密度は、たとえば3×1011cm-3以上であってもよいし、5×1011cm-3以上であってもよい。 The maximum density is, for example, 2×10 13 cm −3 or less. The maximum density may be, for example, 1×10 13 cm −3 or less, or 9×10 12 cm −3 or less. The minimum density is, for example, 1×10 11 cm −3 or more. The minimum density may be, for example, 3×10 11 cm −3 or more, or 5×10 11 cm −3 or more.

次に、Z1/2密度の測定方法について説明する。
1/2密度は、DLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)法によって測定することができる。当該DLTS法によれば、接合容量の過渡変化に基づいて、Z1/2密度が求められる。測定装置としては、たとえばPhystech社製FT1230を使用することができる。測定周波数は1MHz、測定温度は150K以上500K以下である。ショットキー電極として、直径1mmのNi電極などを使用することができる。
Next, a method for measuring Z 1/2 density will be described.
The Z 1/2 density can be measured by a DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy) method. According to the DLTS method, the Z 1/2 density is determined based on transient changes in junction capacitance. As a measuring device, for example, FT1230 manufactured by Phystech can be used. The measurement frequency is 1 MHz, and the measurement temperature is 150K or more and 500K or less. A Ni electrode with a diameter of 1 mm or the like can be used as the Schottky electrode.

まず、炭化珪素エピタキシャル基板100の第1主面1に、第1測定電極(ショットキー電極)が形成される。第2主面2には、第2測定電極(オーミック電極)が形成される。第1測定電極(図示せず)と第2測定電極(図示せず)との間の接合容量の過渡変化に基づいて、Z1/2密度が求められる。第1測定電極は、図1に示す複数の測定領域Sの各々に形成される。第1測定電極は、中央領域11に形成される。具体的には、第1測定電極は、第1主面1の中心13を通り第1方向101と平行な方向に複数設けられ、かつ第1主面1の中心13を通り第2方向102と平行な方向に複数設けられる。測定ピッチは、たとえば3mmである。第1主面1において、たとえば合計100個(第1方向101に沿って50個と第2方向102に沿って50個)の第1測定電極が形成される。第2測定電極は、第2主面2の全面に形成される。 First, a first measurement electrode (Schottky electrode) is formed on first main surface 1 of silicon carbide epitaxial substrate 100 . A second measurement electrode (ohmic electrode) is formed on the second main surface 2 . Z 1/2 density is determined based on transient changes in junction capacitance between a first measurement electrode (not shown) and a second measurement electrode (not shown). A first measurement electrode is formed in each of the plurality of measurement regions S shown in FIG. A first measurement electrode is formed in the central region 11 . Specifically, a plurality of first measurement electrodes are provided in a direction parallel to the first direction 101 passing through the center 13 of the first main surface 1 and in the second direction 102 passing through the center 13 of the first main surface 1 . A plurality of them are provided in parallel directions. A measurement pitch is, for example, 3 mm. For example, a total of 100 (50 along the first direction 101 and 50 along the second direction 102) first measuring electrodes are formed on the first major surface 1 . A second measurement electrode is formed on the entire surface of the second main surface 2 .

次に、複数の測定領域Sの各々におけるZ1/2密度が求められる。複数の測定領域Sの各々におけるZ1/2密度の中で、Z1/2密度の最大値は最大密度とされ、Z1/2密度の最小値は最小密度とされる。 Next, the Z 1/2 density in each of the plurality of measurement regions S is determined. Among the Z 1/2 densities in each of the plurality of measurement regions S, the maximum Z 1/2 density is the maximum density, and the minimum Z 1/2 density is the minimum density.

次に、炭化珪素エピタキシャル基板100のキャリア寿命について説明する。
炭化珪素エピタキシャル基板100においては、炭化珪素エピタキシャル層3の第1主面1に平行な方向において、キャリア寿命のばらつきが低減されている。別の観点から言えば、炭化珪素エピタキシャル層3の第1主面1に平行な方向において、キャリア寿命の面内均一性が高い。具体的には、炭化珪素エピタキシャル層3の第1主面1に平行な方向において、炭化珪素エピタキシャル層3におけるキャリア寿命の最大値を最大寿命とし、炭化珪素エピタキシャル層3におけるキャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は、0.05以上0.2以下である。
Next, carrier lifetime of silicon carbide epitaxial substrate 100 will be described.
In silicon carbide epitaxial substrate 100 , variation in carrier lifetime is reduced in the direction parallel to first main surface 1 of silicon carbide epitaxial layer 3 . From another point of view, in-plane uniformity of carrier lifetime is high in the direction parallel to first main surface 1 of silicon carbide epitaxial layer 3 . Specifically, in the direction parallel to first main surface 1 of silicon carbide epitaxial layer 3, the maximum carrier lifetime in silicon carbide epitaxial layer 3 is defined as the maximum lifetime, and the minimum carrier lifetime in silicon carbide epitaxial layer 3 is defined as Assuming the minimum life, the value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum life from the maximum life by the maximum life is 0.05 or more and 0.2 or less.

最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は、たとえば0.06以上であってもよいし、0.07以上であってもよい。最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は、たとえば0.19以下であってもよいし、0.18以下であってもよい。 A value obtained by dividing a value obtained by subtracting the minimum life span from the maximum life span by the maximum life span may be, for example, 0.06 or more, or may be 0.07 or more. The value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum life span from the maximum life span by the maximum life span may be, for example, 0.19 or less, or may be 0.18 or less.

最小寿命は、たとえば0.5μ秒以上である。最小寿命は、たとえば0.7μ秒以上であってもよいし、0.9μ秒以上であってもよい。最大寿命は、たとえば40μ秒以下である。最大寿命は、たとえば30μ秒以下であってもよいし、20μ秒以下であってもよい。 A minimum lifetime is, for example, 0.5 μs or more. The minimum lifetime may be, for example, 0.7 μs or longer, or 0.9 μs or longer. The maximum lifetime is, for example, 40 μs or less. The maximum lifetime may be, for example, 30 μs or less, or 20 μs or less.

次に、キャリア寿命の測定方法について説明する。
キャリア寿命は、μ-PCD(Microwave Photo Conductivity Decay)法により測定することができる。当該μ-PCD法によれば、炭化珪素エピタキシャル層3に対して励起レーザを照射することで過剰キャリアを生成し、過剰キャリアの再結合と共に減少する導電率をマイクロ波の反射率から測定することで、キャリア寿命が求められる。測定装置としては、コベルコ科研製LTA-2200EP/Fを使用することができる。励起レーザは、たとえば波長349nmのYLF(イットリウムリチウムフルオライド)レーザであり、マイクロ波の周波数は26GHzを使用することができる。レーザを照射することにより励起されて生成した少数キャリアに対応する信号の強度の減衰が、指数関数と見なせる領域より求めた時定数を少数キャリアの寿命と定義する。
Next, a method for measuring carrier lifetime will be described.
The carrier lifetime can be measured by μ-PCD (Microwave Photo Conductivity Decay) method. According to the μ-PCD method, excess carriers are generated by irradiating the silicon carbide epitaxial layer 3 with an excitation laser, and the electrical conductivity, which decreases as the excess carriers recombine, is measured from the microwave reflectance. and the carrier lifetime is required. LTA-2200EP/F manufactured by Kobelco Research Institute can be used as a measuring device. The excitation laser is, for example, a YLF (Yttrium Lithium Fluoride) laser with a wavelength of 349 nm, and a microwave frequency of 26 GHz can be used. The time constant obtained from the region in which the attenuation of the intensity of the signal corresponding to the minority carrier excited and generated by laser irradiation can be regarded as an exponential function is defined as the lifetime of the minority carrier.

まず、炭化珪素エピタキシャル基板100が測定装置のステージ上に配置される。ステージをXY平面において移動させることにより、第1主面1における複数の測定領域Sにおいてキャリア寿命を測定することができる。具体的には、図1に示す複数の測定領域Sの各々において、キャリア寿命が測定される。たとえば、第1方向101に沿って炭化珪素エピタキシャル基板100を移動させることにより、第1方向101に沿った複数の測定領域Sにおいて、キャリア寿命が測定される。次に、第2方向102に沿って炭化珪素エピタキシャル基板100を移動させることにより、第2方向102に沿った複数の測定領域Sにおいて、キャリア寿命が測定される。測定ピッチは、たとえば3mmである。たとえば合計100箇所(第1方向101に沿って50箇所と第2方向102に沿って50箇所)の測定領域Sにおいてキャリア寿命が測定される。複数の測定領域Sの各々におけるキャリア寿命の中で、キャリア寿命の最大値は最大寿命とされ、キャリア寿命の最小値は最小寿命とされる。 First, silicon carbide epitaxial substrate 100 is placed on the stage of the measuring apparatus. By moving the stage in the XY plane, carrier lifetimes can be measured in a plurality of measurement regions S on the first main surface 1 . Specifically, the carrier lifetime is measured in each of the plurality of measurement regions S shown in FIG. For example, by moving silicon carbide epitaxial substrate 100 along first direction 101 , carrier lifetimes are measured in a plurality of measurement regions S along first direction 101 . Next, by moving silicon carbide epitaxial substrate 100 along second direction 102 , carrier lifetimes are measured in a plurality of measurement regions S along second direction 102 . A measurement pitch is, for example, 3 mm. For example, the carrier lifetime is measured in a total of 100 measurement regions S (50 along the first direction 101 and 50 along the second direction 102). Among the carrier lifetimes in each of the plurality of measurement regions S, the maximum carrier lifetime is defined as the maximum lifetime, and the minimum carrier lifetime is defined as the minimum lifetime.

(炭化珪素半導体モジュール)
次に、第1実施形態に係る炭化珪素半導体モジュール300の構成について説明する。図3は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体モジュール300の構成を示す平面模式図である。
(Silicon carbide semiconductor module)
Next, the configuration of silicon carbide semiconductor module 300 according to the first embodiment will be described. FIG. 3 is a schematic plan view showing the configuration of a silicon carbide semiconductor module 300 according to the first embodiment.

図3に示されるように、炭化珪素半導体モジュール300は、回路基板20と、複数の炭化珪素半導体チップ200とを有している。複数の炭化珪素半導体チップ200の各々は、回路基板20に実装されている。平面視において、回路基板20は、たとえば四角形状である。炭化珪素半導体チップ200の数は、特に限定されないが、たとえば4個である。図3に示されるように、平面視において、2行2列の配置で合計2個の炭化珪素半導体チップ200が配置されていてもよい。炭化珪素半導体チップ200の数は、たとえば4個以上であってもよいし、6個以上であってもよいし、8個以上であってもよい。 As shown in FIG. 3 , silicon carbide semiconductor module 300 has circuit board 20 and a plurality of silicon carbide semiconductor chips 200 . Each of silicon carbide semiconductor chips 200 is mounted on circuit board 20 . In plan view, the circuit board 20 has, for example, a rectangular shape. The number of silicon carbide semiconductor chips 200 is not particularly limited, but is, for example, four. As shown in FIG. 3 , a total of two silicon carbide semiconductor chips 200 may be arranged in a two-row, two-column arrangement in plan view. The number of silicon carbide semiconductor chips 200 may be, for example, four or more, six or more, or eight or more.

図4は、図3のIV-IV線に沿った断面模式図である。図4に示されるように、回路基板20は、基材24と、回路パターン23とを有している。回路パターン23は、基材24上に設けられている。基材24は、たとえば絶縁性材料により構成されている。回路パターン23は、たとえば導電性材料により構成されている。回路基板20は、第3主面21と、第4主面22とを有している。第4主面22は、第3主面21と反対側の面である。第3主面21は、回路パターン23により構成されている。第4主面22は、基材24により構成されている。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. As shown in FIG. 4, the circuit board 20 has a substrate 24 and circuit patterns 23 . The circuit pattern 23 is provided on the base material 24 . Base material 24 is made of, for example, an insulating material. Circuit pattern 23 is made of, for example, a conductive material. The circuit board 20 has a third principal surface 21 and a fourth principal surface 22 . The fourth principal surface 22 is the surface opposite to the third principal surface 21 . The third principal surface 21 is configured with a circuit pattern 23 . The fourth major surface 22 is composed of a base material 24 .

図4に示されるように、炭化珪素半導体モジュール300は、接合部材50を有している。接合部材50を用いて炭化珪素半導体チップ200が回路基板20に実装されている。接合部材50は、炭化珪素半導体チップ200と回路基板20との間に位置している。接合部材50は、たとえば半田である。接合部材50は、導電性材料であればよく、半田に限定されない。接合部材50は、たとえば銀ペースト等であってもよい。図4に示されるように、接合部材50は、第3主面21において回路パターン23と電気的に接続されている。接合部材50は、炭化珪素半導体チップ200と電気的に接続されている。接合部材50を介して、炭化珪素半導体チップ200が回路パターン23と電気的に接続されている。 As shown in FIG. 4 , silicon carbide semiconductor module 300 has joining member 50 . Silicon carbide semiconductor chip 200 is mounted on circuit board 20 using bonding member 50 . Joining member 50 is positioned between silicon carbide semiconductor chip 200 and circuit board 20 . Joining member 50 is, for example, solder. The joining member 50 may be made of any conductive material, and is not limited to solder. The joining member 50 may be silver paste or the like, for example. As shown in FIG. 4 , the joint member 50 is electrically connected to the circuit pattern 23 on the third main surface 21 . Joining member 50 is electrically connected to silicon carbide semiconductor chip 200 . Silicon carbide semiconductor chip 200 is electrically connected to circuit pattern 23 via joining member 50 .

図3に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素半導体モジュール300において、複数の炭化珪素半導体チップ200は、第1炭化珪素半導体チップ210と、第2炭化珪素半導体チップ220とを有していてもよい。本実施形態に係る炭化珪素半導体モジュール300は、たとえば2個の第1炭化珪素半導体チップ210と、2個の第2炭化珪素半導体チップ220とを有している。 As shown in FIG. 3 , in a silicon carbide semiconductor module 300 according to this embodiment, the plurality of silicon carbide semiconductor chips 200 has a first silicon carbide semiconductor chip 210 and a second silicon carbide semiconductor chip 220. may Silicon carbide semiconductor module 300 according to the present embodiment has, for example, two first silicon carbide semiconductor chips 210 and two second silicon carbide semiconductor chips 220 .

(炭化珪素半導体チップ)
次に、第1炭化珪素半導体チップ210の構成について説明する。図5は、第1炭化珪素半導体チップ210の構成を示す平面模式図である。図6は、図5のVI-VI線に沿った断面模式図である。
(Silicon carbide semiconductor chip)
Next, the configuration of first silicon carbide semiconductor chip 210 will be described. FIG. 5 is a schematic plan view showing the configuration of first silicon carbide semiconductor chip 210 . FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG.

図6に示されるように、第1炭化珪素半導体チップ210は、トランジスタ150を含んでいる。トランジスタ150は、炭化珪素エピタキシャル基板100と、第1電極60と、第2電極63と、ゲート電極64と、ゲート絶縁膜71と、分離絶縁膜72とを主に有している。炭化珪素エピタキシャル基板100は、炭化珪素基板4と、炭化珪素基板4上にある炭化珪素エピタキシャル層3とを有している。炭化珪素エピタキシャル層3は、第1導電型炭化珪素層10と、第2導電型炭化珪素層8と、ボディ領域30と、ソース領域40とを含んでいる。第1導電型炭化珪素層10は、炭化珪素基板4に接している。第2導電型炭化珪素層8は、第1導電型炭化珪素層10上にある。第2導電型炭化珪素層8は、第1導電型炭化珪素層10に連なっている。第1導電型炭化珪素層10は、たとえばn型炭化珪素層である。第2導電型層は、たとえばp型炭化珪素層である。 As shown in FIG. 6 , first silicon carbide semiconductor chip 210 includes transistor 150 . Transistor 150 mainly has silicon carbide epitaxial substrate 100 , first electrode 60 , second electrode 63 , gate electrode 64 , gate insulating film 71 and isolation insulating film 72 . Silicon carbide epitaxial substrate 100 has silicon carbide substrate 4 and silicon carbide epitaxial layer 3 on silicon carbide substrate 4 . Silicon carbide epitaxial layer 3 includes a first conductivity type silicon carbide layer 10 , a second conductivity type silicon carbide layer 8 , a body region 30 and a source region 40 . First conductivity type silicon carbide layer 10 is in contact with silicon carbide substrate 4 . Second conductivity type silicon carbide layer 8 is on first conductivity type silicon carbide layer 10 . Second conductivity type silicon carbide layer 8 continues to first conductivity type silicon carbide layer 10 . First conductivity type silicon carbide layer 10 is, for example, an n-type silicon carbide layer. The second conductivity type layer is, for example, a p-type silicon carbide layer.

図6に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板100は、第1主面1と、第2主面2とを有している。第2主面2は、第1主面1の反対側にある。第1導電型炭化珪素層10は、たとえばドリフト領域10である。第1導電型炭化珪素層10は、炭化珪素基板4上に設けられている。第2導電型炭化珪素層8は、たとえばコンタクト領域8である。炭化珪素基板4は、基底面転位9を含んでいる。第2主面2に平行な平面において、基底面転位9の面密度は、たとえば100cm-2より高く1000cm-2よりも低い。 As shown in FIG. 6 , silicon carbide epitaxial substrate 100 has first main surface 1 and second main surface 2 . The second major surface 2 is opposite the first major surface 1 . First conductivity type silicon carbide layer 10 is, for example, drift region 10 . First conductivity type silicon carbide layer 10 is provided on silicon carbide substrate 4 . Second conductivity type silicon carbide layer 8 is, for example, contact region 8 . Silicon carbide substrate 4 includes basal plane dislocations 9 . In a plane parallel to the second main surface 2, the areal density of the basal plane dislocations 9 is, for example, higher than 100 cm −2 and lower than 1000 cm −2 .

第1電極60は、第2導電型炭化珪素層8上に設けられている。別の観点から言えば、第1電極60は、第2導電型炭化珪素層8に接している。第1電極60は、第1主面1において、第2導電型炭化珪素層8に接している。第1電極60は、たとえばソース電極である。第2電極63は、第1電極60とは反対側に位置している。第2電極63は、炭化珪素基板4に接している。第2電極63は、第2主面2において、炭化珪素基板4に接している。第2電極63は、たとえばドレイン電極である。 First electrode 60 is provided on second conductivity type silicon carbide layer 8 . From another point of view, first electrode 60 is in contact with second conductivity type silicon carbide layer 8 . First electrode 60 is in contact with second conductivity type silicon carbide layer 8 on first main surface 1 . The first electrode 60 is, for example, a source electrode. The second electrode 63 is located on the side opposite to the first electrode 60 . Second electrode 63 is in contact with silicon carbide substrate 4 . Second electrode 63 is in contact with silicon carbide substrate 4 on second main surface 2 . The second electrode 63 is, for example, a drain electrode.

第1主面1は、たとえば{0001}面または{0001}面に対して8°以下オフした面である。具体的には、第1主面1は、たとえば(000-1)面または(000-1)面に対して8°以下オフした面である。第1主面1は、たとえば(0001)面または(0001)面に対して8°以下オフした面であってもよい。炭化珪素基板4は、たとえばポリタイプ4Hの六方晶炭化珪素から構成されている。 The first main surface 1 is, for example, the {0001} plane or a plane that is off by 8° or less with respect to the {0001} plane. Specifically, the first main surface 1 is, for example, the (000-1) plane or a plane that is off by 8° or less with respect to the (000-1) plane. The first main surface 1 may be, for example, the (0001) plane or a plane that is off by 8° or less with respect to the (0001) plane. Silicon carbide substrate 4 is made of, for example, hexagonal silicon carbide of polytype 4H.

炭化珪素エピタキシャル層3は、ドリフト領域10と、ボディ領域30と、ソース領域40と、コンタクト領域8とを主に有している。ドリフト領域10は、炭化珪素基板4上に設けられている。ドリフト領域10は、たとえば窒素(N)などのn型不純物を含み、n型の導電型(第1導電型)を有している。ドリフト領域10のn型不純物の濃度は、炭化珪素基板4のn型不純物の濃度よりも低くてもよい。 Silicon carbide epitaxial layer 3 mainly has drift region 10 , body region 30 , source region 40 and contact region 8 . Drift region 10 is provided on silicon carbide substrate 4 . Drift region 10 contains an n-type impurity such as nitrogen (N) and has an n-type conductivity (first conductivity type). The concentration of n-type impurities in drift region 10 may be lower than the concentration of n-type impurities in silicon carbide substrate 4 .

ボディ領域30はドリフト領域10上に設けられている。ボディ領域30は、たとえばアルミニウム(Al)などのp型不純物を含み、n型とは異なるp型の導電型(第2導電型)を有する。ボディ領域30のp型不純物の濃度は、ドリフト領域10のn型不純物の濃度よりも高くてもよい。 Body region 30 is provided on drift region 10 . Body region 30 contains a p-type impurity such as aluminum (Al), and has p-type conductivity (second conductivity type) different from n-type. The concentration of p-type impurities in body region 30 may be higher than the concentration of n-type impurities in drift region 10 .

ソース領域40は、ボディ領域30によってドリフト領域10から隔てられるようにボディ領域30上に設けられている。ソース領域40は、たとえば窒素またはリン(P)などのn型不純物を含んでおり、n型の導電型を有する。ソース領域40は、第1主面1の一部を構成している。ソース領域40のn型不純物の濃度は、ボディ領域30のp型不純物の濃度よりも高くてもよい。 Source region 40 is provided on body region 30 so as to be separated from drift region 10 by body region 30 . Source region 40 contains an n-type impurity such as nitrogen or phosphorus (P), and has n-type conductivity. Source region 40 forms part of first main surface 1 . The concentration of n-type impurities in source region 40 may be higher than the concentration of p-type impurities in body region 30 .

コンタクト領域8は、たとえばアルミニウムなどのp型不純物を含んでおり、p型の導電型を有する。コンタクト領域8のp型不純物の濃度は、ボディ領域30のp型不純物の濃度よりも高くてもよい。コンタクト領域8は、ソース領域40およびボディ領域30の各々を貫通し、ドリフト領域10に接している。コンタクト領域8は、第1主面1の一部を構成する。 Contact region 8 contains a p-type impurity such as aluminum and has p-type conductivity. The p-type impurity concentration of contact region 8 may be higher than the p-type impurity concentration of body region 30 . Contact region 8 penetrates each of source region 40 and body region 30 and is in contact with drift region 10 . Contact region 8 forms part of first main surface 1 .

図6に示されるように、第1主面1には、ゲートトレンチ7が設けられている。ゲートトレンチ7は、側面5と、底面6とを有している。底面6は、側面5に連なっている。側面5は、第1主面1に連なっている。側面5は、ドリフト領域10と、ボディ領域30と、ソース領域40とにより構成されている。底面6は、ドリフト領域10により構成されている。 As shown in FIG. 6, a gate trench 7 is provided in the first main surface 1 . Gate trench 7 has side surfaces 5 and a bottom surface 6 . The bottom surface 6 continues to the side surface 5 . The side surface 5 is continuous with the first main surface 1 . Side surface 5 is composed of drift region 10 , body region 30 and source region 40 . The bottom surface 6 is composed of a drift region 10 .

ゲート絶縁膜71は、たとえば二酸化珪素(SiO)を含んでいる。ゲート絶縁膜71は、側面5および底面6の各々に接している。ゲート絶縁膜71は、側面5において、ドリフト領域10、ボディ領域30およびソース領域40の各々に接している。ゲート絶縁膜71は、底面6において、ドリフト領域10に接している。ゲート絶縁膜71に接するボディ領域30には、チャネルが形成可能に構成されている。 Gate insulating film 71 contains, for example, silicon dioxide (SiO 2 ). Gate insulating film 71 is in contact with each of side surface 5 and bottom surface 6 . Gate insulating film 71 is in contact with each of drift region 10 , body region 30 and source region 40 at side surface 5 . Gate insulating film 71 is in contact with drift region 10 at bottom surface 6 . A channel can be formed in the body region 30 in contact with the gate insulating film 71 .

ゲート電極64は、ゲート絶縁膜71上に設けられている。ゲート電極64は、ゲート絶縁膜71に接して配置されている。ゲート電極64は、ゲート絶縁膜71により形成される溝を埋めるように設けられている。ゲート電極64は、たとえば不純物がドーピングされたポリシリコンなどの導電体から構成されている。 The gate electrode 64 is provided on the gate insulating film 71 . Gate electrode 64 is arranged in contact with gate insulating film 71 . The gate electrode 64 is provided so as to fill the trench formed by the gate insulating film 71 . Gate electrode 64 is made of a conductor such as polysilicon doped with an impurity.

分離絶縁膜72は、ゲート電極64上に設けられている。分離絶縁膜72は、ソース電極60とゲート電極64とを電気的に分離している。分離絶縁膜72は、ソース電極60とゲート電極64との間に配置されている。分離絶縁膜72は、ゲート電極64を覆うように設けられている。分離絶縁膜72は、ゲート電極64およびゲート絶縁膜71の各々に接している。分離絶縁膜72は、たとえば窒化珪素(SiN)または酸窒化珪素(SiON)を含んでいる。 The isolation insulating film 72 is provided on the gate electrode 64 . The isolation insulating film 72 electrically isolates the source electrode 60 and the gate electrode 64 . The isolation insulating film 72 is arranged between the source electrode 60 and the gate electrode 64 . The isolation insulating film 72 is provided so as to cover the gate electrode 64 . Isolation insulating film 72 is in contact with each of gate electrode 64 and gate insulating film 71 . Isolation insulating film 72 contains, for example, silicon nitride (SiN) or silicon oxynitride (SiON).

ソース電極60は、第1主面1上に設けられている。ソース電極60は、第1主面1において、ソース領域40およびコンタクト領域8の各々と接していてもよい。ソース電極60は、分離絶縁膜72上に設けられている。 Source electrode 60 is provided on first main surface 1 . Source electrode 60 may be in contact with each of source region 40 and contact region 8 on first main surface 1 . The source electrode 60 is provided on the isolation insulating film 72 .

ソース電極60は、電極膜61と、金属膜62とを有している。金属膜62は、電極膜61上に設けられている。電極膜61は、たとえばニッケルシリサイド(NiSi)またはチタンアルミニウムシリサイド(TiAlSi)を含む。電極膜61は、ソース領域40およびコンタクト領域8の各々と接している。金属膜62は、ソース配線である。金属膜62は、たとえばアルミニウム(Al)を含む。 The source electrode 60 has an electrode film 61 and a metal film 62 . The metal film 62 is provided on the electrode film 61 . Electrode film 61 contains nickel silicide (NiSi) or titanium aluminum silicide (TiAlSi), for example. Electrode film 61 is in contact with each of source region 40 and contact region 8 . The metal film 62 is the source wiring. Metal film 62 contains, for example, aluminum (Al).

ドレイン電極63は、第2主面2上に設けられている。ドレイン電極63は、第2主面2において、炭化珪素基板4に接している。ドレイン電極63は、第2主面2側において、ドリフト領域10と電気的に接続されている。ドレイン電極63は、たとえばNiSi(ニッケルシリサイド)など、n型の炭化珪素基板4とオーミック接合可能な材料から構成されている。ドレイン電極63は、炭化珪素基板4と電気的に接続されている。 Drain electrode 63 is provided on second main surface 2 . Drain electrode 63 is in contact with silicon carbide substrate 4 on second main surface 2 . Drain electrode 63 is electrically connected to drift region 10 on the second main surface 2 side. Drain electrode 63 is made of a material such as NiSi (nickel silicide) capable of forming ohmic contact with n-type silicon carbide substrate 4 . Drain electrode 63 is electrically connected to silicon carbide substrate 4 .

第1炭化珪素半導体チップ210においては、炭化珪素エピタキシャル基板100の第1主面1に平行な方向において、第1導電型炭化珪素層10におけるZ1/2密度の最大値を最大密度とし、第1導電型炭化珪素層10におけるZ1/2密度の最小値を最小密度とした場合、最大密度から最小密度を引いた値を最大密度で除した値は、0.05以上0.2以下である。 In first silicon carbide semiconductor chip 210, in the direction parallel to first main surface 1 of silicon carbide epitaxial substrate 100, the maximum value of Z 1/2 density in first conductivity type silicon carbide layer 10 is defined as the maximum density. When the minimum value of Z 1/2 density in one-conductivity type silicon carbide layer 10 is defined as the minimum density, the value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum density from the maximum density by the maximum density is 0.05 or more and 0.2 or less. be.

最大密度から最小密度を引いた値を最大密度で除した値は、たとえば0.06以上であってもよいし、0.07以上であってもよい。最大密度から最小密度を引いた値を最大密度で除した値は、たとえば0.19以下であってもよいし、0.18以下であってもよい。 A value obtained by dividing a value obtained by subtracting the minimum density from the maximum density by the maximum density may be, for example, 0.06 or more, or may be 0.07 or more. The value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum density from the maximum density by the maximum density may be, for example, 0.19 or less, or may be 0.18 or less.

上述の通り、Z1/2密度は、DLTS法によって測定することができる。図5に示す複数の測定領域Sの各々において、Z1/2密度が測定される。図5に示されるように、測定領域Sは、交差する2本の対角線上に位置している。たとえば、まず薬液を用いて、第1電極60と分離絶縁膜72とゲート電極64とゲート絶縁膜71等が炭化珪素半導体チップ200から除去される。次に、第1導電型炭化珪素層10が露出するように、ボディ領域30、ソース領域40およびコンタクト領域8が除去される。具体的には、炭化珪素エピタキシャル基板100に対して研削が行われる。次に、炭化珪素エピタキシャル基板100に対して機械研磨が行われる。次に、炭化珪素エピタキシャル基板100に対して化学機械研磨が行われる。これにより、第1導電型炭化珪素層10が露出する。次に、炭化珪素エピタキシャル基板100に対して洗浄が行われる。 As mentioned above, the Z 1/2 density can be measured by the DLTS method. The Z 1/2 density is measured in each of the plurality of measurement regions S shown in FIG. As shown in FIG. 5, the measurement areas S are positioned on two intersecting diagonal lines. For example, first electrode 60 , isolation insulating film 72 , gate electrode 64 , gate insulating film 71 and the like are first removed from silicon carbide semiconductor chip 200 using a chemical solution. Next, body region 30, source region 40 and contact region 8 are removed so that first conductivity type silicon carbide layer 10 is exposed. Specifically, silicon carbide epitaxial substrate 100 is ground. Next, silicon carbide epitaxial substrate 100 is mechanically polished. Next, chemical mechanical polishing is performed on silicon carbide epitaxial substrate 100 . Thereby, first conductivity type silicon carbide layer 10 is exposed. Next, silicon carbide epitaxial substrate 100 is cleaned.

炭化珪素基板4の影響を抑制した状態でZ1/2密度を測定するためには、ゲートトレンチ7の底面6よりも下側まで炭化珪素エピタキシャル層3が研磨され、かつドリフト領域10の厚みが5μm以上であることが望ましい。第1導電型炭化珪素層10のZ1/2密度を測定するために、第1導電型炭化珪素層10の表面の複数の測定領域Sの各々に第1測定電極が形成される。第1測定電極は、ゲートトレンチ7およびイオン注入領域(具体的には、ボディ領域30、ソース領域40およびコンタクト領域8など)がない領域に配置される。第1導電型炭化珪素層10の表面の5カ所の測定領域Sにおいて、Z1/2密度が測定される。複数の測定領域Sの各々におけるZ1/2密度の中で、Z1/2密度の最大値は最大密度とされ、Z1/2密度の最小値は最小密度とされる。 In order to measure the Z 1/2 density while suppressing the influence of the silicon carbide substrate 4, the silicon carbide epitaxial layer 3 is polished below the bottom surface 6 of the gate trench 7, and the drift region 10 has a thickness of It is desirable to be 5 μm or more. A first measurement electrode is formed in each of a plurality of measurement regions S on the surface of first conductivity type silicon carbide layer 10 to measure Z 1/2 density of first conductivity type silicon carbide layer 10 . The first measurement electrode is arranged in a region without the gate trench 7 and the ion-implanted regions (specifically, the body region 30, the source region 40 and the contact region 8, etc.). Z 1/2 density is measured in five measurement regions S on the surface of first conductivity type silicon carbide layer 10 . Among the Z 1/2 densities in each of the plurality of measurement regions S, the maximum Z 1/2 density is the maximum density, and the minimum Z 1/2 density is the minimum density.

第1炭化珪素半導体チップ210においては、炭化珪素エピタキシャル基板100の第1主面1に平行な方向において、第1導電型炭化珪素層10におけるキャリア寿命の最大値を最大寿命とし、第1導電型炭化珪素層10におけるキャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は、0.05以上0.2以下である。 In first silicon carbide semiconductor chip 210, in the direction parallel to first main surface 1 of silicon carbide epitaxial substrate 100, the maximum carrier lifetime in first conductivity type silicon carbide layer 10 is defined as the maximum lifetime, and the first conductivity type Assuming that the minimum carrier lifetime in silicon carbide layer 10 is the minimum lifetime, the value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum lifetime from the maximum lifetime by the maximum lifetime is 0.05 or more and 0.2 or less.

最大密度から最小密度を引いた値を最大密度で除した値は、たとえば0.06以上であってもよいし、0.07以上であってもよい。最大密度から最小密度を引いた値を最大密度で除した値は、たとえば0.19以下であってもよいし、0.18以下であってもよい。 A value obtained by dividing a value obtained by subtracting the minimum density from the maximum density by the maximum density may be, for example, 0.06 or more, or may be 0.07 or more. The value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum density from the maximum density by the maximum density may be, for example, 0.19 or less, or may be 0.18 or less.

上述の通り、キャリア寿命は、μ-PCD法により測定することができる。図5に示す複数の測定領域Sの各々において、キャリア寿命が測定される。図5に示されるように、測定領域Sは、交差する2本の対角線上に位置している。たとえば、まず薬液を用いて、第1電極60と分離絶縁膜72とゲート電極64とゲート絶縁膜71等が炭化珪素半導体チップ200から除去される。次に、第1導電型炭化珪素層10が露出するように、ボディ領域30、ソース領域40およびコンタクト領域8が除去される。具体的には、炭化珪素エピタキシャル基板100に対して研削が行われる。次に、炭化珪素エピタキシャル基板100に対して機械研磨が行われる。次に、炭化珪素エピタキシャル基板100に対して化学機械研磨が行われる。これにより、第1導電型炭化珪素層10が露出する。次に、炭化珪素エピタキシャル基板100に対して洗浄が行われる。 As described above, carrier lifetime can be measured by the μ-PCD method. Carrier lifetimes are measured in each of a plurality of measurement regions S shown in FIG. As shown in FIG. 5, the measurement areas S are positioned on two intersecting diagonal lines. For example, first electrode 60 , isolation insulating film 72 , gate electrode 64 , gate insulating film 71 and the like are first removed from silicon carbide semiconductor chip 200 using a chemical solution. Next, body region 30, source region 40 and contact region 8 are removed so that first conductivity type silicon carbide layer 10 is exposed. Specifically, silicon carbide epitaxial substrate 100 is ground. Next, silicon carbide epitaxial substrate 100 is mechanically polished. Next, chemical mechanical polishing is performed on silicon carbide epitaxial substrate 100 . Thereby, first conductivity type silicon carbide layer 10 is exposed. Next, silicon carbide epitaxial substrate 100 is cleaned.

炭化珪素基板4の影響を抑制した状態でキャリア寿命を測定するためには、ゲートトレンチ7の底面6よりも下側まで炭化珪素エピタキシャル層3が研磨され、かつドリフト領域10の厚みが5μm以上であることが望ましい。第1導電型炭化珪素層10のキャリア寿命を測定するために、第1導電型炭化珪素層10の表面の複数の測定領域Sの各々に第1測定電極が形成される。第1測定電極は、ゲートトレンチ7およびイオン注入領域(具体的には、ボディ領域30、ソース領域40およびコンタクト領域8など)がない領域に配置される。第1導電型炭化珪素層10の表面の5カ所の測定領域Sにおいて、キャリア寿命が測定される。複数の測定領域Sの各々におけるキャリア寿命の中で、キャリア寿命の最大値は最大寿命とされ、キャリア寿命の最小値は最小寿命とされる。 In order to measure the carrier lifetime while suppressing the influence of silicon carbide substrate 4, silicon carbide epitaxial layer 3 should be polished below bottom surface 6 of gate trench 7, and drift region 10 should have a thickness of 5 μm or more. It is desirable to have A first measurement electrode is formed in each of a plurality of measurement regions S on the surface of first conductivity type silicon carbide layer 10 to measure the carrier lifetime of first conductivity type silicon carbide layer 10 . The first measurement electrode is arranged in a region without the gate trench 7 and the ion-implanted regions (specifically, the body region 30, the source region 40 and the contact region 8, etc.). Carrier lifetimes are measured in five measurement regions S on the surface of first conductivity type silicon carbide layer 10 . Among the carrier lifetimes in each of the plurality of measurement regions S, the maximum carrier lifetime is defined as the maximum lifetime, and the minimum carrier lifetime is defined as the minimum lifetime.

次に、第2炭化珪素半導体チップ220の構成について説明する。図7は、第2炭化珪素半導体チップ220の構成を示す平面模式図である。図8は、図7のVIII-VIII線に沿った断面模式図である。 Next, the configuration of second silicon carbide semiconductor chip 220 will be described. FIG. 7 is a schematic plan view showing the configuration of second silicon carbide semiconductor chip 220 . FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along line VIII-VIII of FIG.

図8に示されるように、第2炭化珪素半導体チップ220は、ダイオード151を含んでいる。炭化珪素半導体チップ200は、炭化珪素エピタキシャル基板100と、第1電極60と、第2電極63とを主に有している。炭化珪素エピタキシャル基板100は、炭化珪素基板4と、炭化珪素基板4上にある炭化珪素エピタキシャル層3とを有している。炭化珪素エピタキシャル層3は、第1導電型炭化珪素層10と、第2導電型炭化珪素層8とを含んでいる。第1導電型炭化珪素層10は、炭化珪素基板4に接している。第2導電型炭化珪素層8は、第1導電型炭化珪素層10上にある。第2導電型炭化珪素層8は、第1導電型炭化珪素層10に連なっている。第1導電型炭化珪素層10は、たとえばn型炭化珪素層である。第2導電型層は、たとえばp型炭化珪素層である。 As shown in FIG. 8 , second silicon carbide semiconductor chip 220 includes diode 151 . Silicon carbide semiconductor chip 200 mainly has silicon carbide epitaxial substrate 100 , first electrode 60 , and second electrode 63 . Silicon carbide epitaxial substrate 100 has silicon carbide substrate 4 and silicon carbide epitaxial layer 3 on silicon carbide substrate 4 . Silicon carbide epitaxial layer 3 includes a first conductivity type silicon carbide layer 10 and a second conductivity type silicon carbide layer 8 . First conductivity type silicon carbide layer 10 is in contact with silicon carbide substrate 4 . Second conductivity type silicon carbide layer 8 is on first conductivity type silicon carbide layer 10 . Second conductivity type silicon carbide layer 8 continues to first conductivity type silicon carbide layer 10 . First conductivity type silicon carbide layer 10 is, for example, an n-type silicon carbide layer. The second conductivity type layer is, for example, a p-type silicon carbide layer.

図8に示されるように、第1導電型炭化珪素層10は、たとえばn型エピタキシャル層10である。n型エピタキシャル層10は、炭化珪素基板4上に設けられている。n型エピタキシャル層10および炭化珪素基板4の各々は、たとえば窒素などのn型不純物を有している。炭化珪素基板4の不純物濃度は、n型エピタキシャル層10の不純物濃度よりも高くてもよい。第2導電型炭化珪素層8は、たとえばp型エピタキシャル層である。炭化珪素基板4は、基底面転位9を含んでいる。第2主面2に平行な平面において、基底面転位9の面密度は、たとえば100cm-2より高く1000cm-2よりも低い。 As shown in FIG. 8, first conductivity type silicon carbide layer 10 is, for example, n-type epitaxial layer 10 . N-type epitaxial layer 10 is provided on silicon carbide substrate 4 . Each of n-type epitaxial layer 10 and silicon carbide substrate 4 has an n-type impurity such as nitrogen. The impurity concentration of silicon carbide substrate 4 may be higher than the impurity concentration of n-type epitaxial layer 10 . Second conductivity type silicon carbide layer 8 is, for example, a p-type epitaxial layer. Silicon carbide substrate 4 includes basal plane dislocations 9 . In a plane parallel to the second main surface 2, the areal density of the basal plane dislocations 9 is, for example, higher than 100 cm −2 and lower than 1000 cm −2 .

第1電極60は、第2導電型炭化珪素層8上に設けられている。別の観点から言えば、第1電極60は、第2導電型炭化珪素層8に接している。第1電極60は、第1主面1において、第2導電型炭化珪素層8に接している。第2電極63は、第1電極60とは反対側に位置している。第2電極63は、炭化珪素基板4に接している。第2電極63は、第2主面2において、炭化珪素基板4に接している。 First electrode 60 is provided on second conductivity type silicon carbide layer 8 . From another point of view, first electrode 60 is in contact with second conductivity type silicon carbide layer 8 . First electrode 60 is in contact with second conductivity type silicon carbide layer 8 on first main surface 1 . The second electrode 63 is located on the side opposite to the first electrode 60 . Second electrode 63 is in contact with silicon carbide substrate 4 . Second electrode 63 is in contact with silicon carbide substrate 4 on second main surface 2 .

第2炭化珪素半導体チップ220においては、炭化珪素エピタキシャル基板100の第1主面1に平行な方向において、第1導電型炭化珪素層10におけるZ1/2密度の最大値を最大密度とし、第1導電型炭化珪素層10におけるZ1/2密度の最小値を最小密度とした場合、最大密度から最小密度を引いた値を最大密度で除した値は、0.05以上0.2以下である。 In second silicon carbide semiconductor chip 220, the maximum value of Z 1/2 density in first conductivity type silicon carbide layer 10 in the direction parallel to first main surface 1 of silicon carbide epitaxial substrate 100 is defined as the maximum density. When the minimum value of Z 1/2 density in one-conductivity type silicon carbide layer 10 is defined as the minimum density, the value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum density from the maximum density by the maximum density is 0.05 or more and 0.2 or less. be.

最大密度から最小密度を引いた値を最大密度で除した値は、たとえば0.06以上であってもよいし、0.07以上であってもよい。最大密度から最小密度を引いた値を最大密度で除した値は、たとえば0.19以下であってもよいし、0.18以下であってもよい。第2炭化珪素半導体チップ220におけるZ1/2密度の測定方法は、第1炭化珪素半導体チップ210におけるZ1/2密度の測定方法と同様である。 A value obtained by dividing a value obtained by subtracting the minimum density from the maximum density by the maximum density may be, for example, 0.06 or more, or may be 0.07 or more. The value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum density from the maximum density by the maximum density may be, for example, 0.19 or less, or may be 0.18 or less. The method for measuring Z 1/2 density in second silicon carbide semiconductor chip 220 is the same as the method for measuring Z 1/2 density in first silicon carbide semiconductor chip 210 .

第2炭化珪素半導体チップ220においては、炭化珪素エピタキシャル基板100の第1主面1に平行な方向において、第1導電型炭化珪素層10におけるキャリア寿命の最大値を最大寿命とし、第1導電型炭化珪素層10におけるキャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は、0.05以上0.2以下である。 In second silicon carbide semiconductor chip 220, the maximum carrier lifetime in first conductivity type silicon carbide layer 10 in the direction parallel to first main surface 1 of silicon carbide epitaxial substrate 100 is defined as the maximum lifetime, and the first conductivity type Assuming that the minimum carrier lifetime in silicon carbide layer 10 is the minimum lifetime, the value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum lifetime from the maximum lifetime by the maximum lifetime is 0.05 or more and 0.2 or less.

最大密度から最小密度を引いた値を最大密度で除した値は、たとえば0.06以上であってもよいし、0.07以上であってもよい。最大密度から最小密度を引いた値を最大密度で除した値は、たとえば0.19以下であってもよいし、0.18以下であってもよい。第2炭化珪素半導体チップ220におけるキャリア寿命の測定方法は、第1炭化珪素半導体チップ210におけるキャリア寿命の測定方法と同様である。 A value obtained by dividing a value obtained by subtracting the minimum density from the maximum density by the maximum density may be, for example, 0.06 or more, or may be 0.07 or more. The value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum density from the maximum density by the maximum density may be, for example, 0.19 or less, or may be 0.18 or less. The method of measuring the carrier lifetime in second silicon carbide semiconductor chip 220 is the same as the method of measuring the carrier lifetime in first silicon carbide semiconductor chip 210 .

以上のように、複数の炭化珪素半導体チップ200は、第1炭化珪素半導体チップ210と、第2炭化珪素半導体チップ220とを有していてもよい。第1炭化珪素半導体チップ210は、第1炭化珪素半導体素子を含んでいる。第1炭化珪素半導体素子は、たとえばトランジスタ150である。第2炭化珪素半導体チップ220は、第1炭化珪素半導体素子とは異なる第2炭化珪素半導体素子を含んでいる。第2炭化珪素半導体素子は、たとえばダイオード151である。 As described above, a plurality of silicon carbide semiconductor chips 200 may have first silicon carbide semiconductor chips 210 and second silicon carbide semiconductor chips 220 . First silicon carbide semiconductor chip 210 includes a first silicon carbide semiconductor element. The first silicon carbide semiconductor device is transistor 150, for example. Second silicon carbide semiconductor chip 220 includes a second silicon carbide semiconductor element different from the first silicon carbide semiconductor element. Second silicon carbide semiconductor element is diode 151, for example.

複数の炭化珪素半導体チップ200の各々は、炭化珪素基板4と炭化珪素基板4上にある炭化珪素エピタキシャル層3を含む炭化珪素エピタキシャル基板100と、第2導電型炭化珪素層8に接する第1電極60と、炭化珪素基板4に接する第2電極63とを含んでいる。炭化珪素エピタキシャル層3は、第1導電型炭化珪素層10と、第1導電型炭化珪素層10上にある第2導電型炭化珪素層8とを含んでいる。第1導電型炭化珪素層10は、炭化珪素基板4に接している。 Each of a plurality of silicon carbide semiconductor chips 200 includes silicon carbide substrate 4 , silicon carbide epitaxial substrate 100 including silicon carbide epitaxial layer 3 on silicon carbide substrate 4 , and first electrode in contact with second conductivity type silicon carbide layer 8 . 60 and a second electrode 63 in contact with silicon carbide substrate 4 . Silicon carbide epitaxial layer 3 includes a first conductivity type silicon carbide layer 10 and a second conductivity type silicon carbide layer 8 on first conductivity type silicon carbide layer 10 . First conductivity type silicon carbide layer 10 is in contact with silicon carbide substrate 4 .

図3に示されるように、第1炭化珪素半導体チップ210は、第1チップ201と、第2チップ202とを有している。図5に示されるように、第1チップ201および第2チップ202の各々の複数の測定領域Sにおいて、キャリア寿命が求められる。第1チップ201および第2チップ202の各々において、最大寿命、最小寿命および平均寿命が求められる。 As shown in FIG. 3 , first silicon carbide semiconductor chip 210 has first chip 201 and second chip 202 . As shown in FIG. 5, carrier lifetimes are obtained in a plurality of measurement regions S of each of the first chip 201 and the second chip 202. FIG. A maximum lifetime, a minimum lifetime and an average lifetime are obtained for each of the first tip 201 and the second tip 202 .

図3に示されるように、第2炭化珪素半導体チップ220は、第3チップ203と、第4チップ204とを有している。図7に示されるように、第3チップ203および第4チップ204の各々の複数の測定領域Sにおいて、キャリア寿命が求められる。第3チップ203および第4チップ204の各々において、最大寿命、最小寿命および平均寿命が求められる。なお、平均寿命とは、複数の測定領域S(たとえば5カ所)におけるキャリア寿命の平均値である。 As shown in FIG. 3 , second silicon carbide semiconductor chip 220 has third chip 203 and fourth chip 204 . As shown in FIG. 7, carrier lifetimes are obtained in a plurality of measurement regions S of each of the third chip 203 and the fourth chip 204. FIG. A maximum lifetime, a minimum lifetime and an average lifetime are obtained for each of the third tip 203 and the fourth tip 204 . Note that the average lifetime is the average value of carrier lifetimes in a plurality of measurement regions S (eg, five locations).

Figure 0007298294000001
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表1は、複数の炭化珪素半導体チップ200の各々における最大寿命、最小寿命および平均寿命を示している。具体的には、第1チップ201における最大寿命、最小寿命および平均寿命は、それぞれT11、T12およびT13である。第2チップ202における最大寿命、最小寿命および平均寿命は、それぞれT21、T22およびT23である。第3チップ203における最大寿命、最小寿命および平均寿命は、それぞれT31、T32およびT33である。第4チップ204における最大寿命、最小寿命および平均寿命は、それぞれT41、T42およびT43である。 Table 1 shows the maximum lifetime, minimum lifetime and average lifetime of each of a plurality of silicon carbide semiconductor chips 200. Specifically, the maximum lifetime, minimum lifetime and average lifetime of the first chip 201 are T11, T12 and T13, respectively. The maximum lifetime, minimum lifetime and average lifetime of the second chip 202 are T21, T22 and T23 respectively. The maximum lifetime, minimum lifetime and average lifetime of the third chip 203 are T31, T32 and T33 respectively. The maximum lifetime, minimum lifetime and average lifetime for the fourth chip 204 are T41, T42 and T43 respectively.

複数の炭化珪素半導体チップ200の各々の平均キャリア寿命の中で、第1導電型炭化珪素層10における平均キャリア寿命の最大値を最大寿命とし、第1導電型炭化珪素層10における平均キャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は、0.05以上0.2以下である。 Among the average carrier lifetimes of each of the plurality of silicon carbide semiconductor chips 200, the maximum value of the average carrier lifetime in the first conductivity type silicon carbide layer 10 is defined as the maximum lifetime, and the average carrier lifetime in the first conductivity type silicon carbide layer 10 is When the minimum value is defined as the minimum life, the value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum life from the maximum life by the maximum life is 0.05 or more and 0.2 or less.

具体的には、第1チップ201、第2チップ202、第3チップ203および第4チップ204の各々の平均寿命の中で、最も大きい平均寿命が最大寿命とされる。同様に、第1チップ201、第2チップ202、第3チップ203および第4チップ204の各々の平均寿命の中で、最も小さい平均寿命が最小寿命とされる。たとえば、T13、T23、T33およびT43の中で最も大きい値がT13であり、最も小さい値がT43であるとする。この場合、複数の炭化珪素半導体チップ200において、最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は、(T13-T43)/T13となる。 Specifically, among the average lifetimes of the first chip 201, the second chip 202, the third chip 203, and the fourth chip 204, the longest average lifetime is the maximum lifetime. Similarly, among the average life spans of the first chip 201, the second chip 202, the third chip 203 and the fourth chip 204, the smallest average life span is the minimum life span. For example, assume that T13 is the largest value among T13, T23, T33 and T43, and T43 is the smallest value. In this case, in a plurality of silicon carbide semiconductor chips 200, the value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum lifetime from the maximum lifetime by the maximum lifetime is (T13-T43)/T13.

Figure 0007298294000002
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表2は、複数の炭化珪素半導体チップ200の各々における最大密度、最小密度および平均密度を示している。具体的には、第1チップ201における最大密度、最小密度および平均密度は、それぞれZ11、Z12およびZ13である。第2チップ202における最大密度、最小密度および平均密度は、それぞれZ21、Z22およびZ23である。第3チップ203における最大密度、最小密度および平均密度は、それぞれZ31、Z32およびZ33である。第4チップ204における最大密度、最小密度および平均密度は、それぞれZ41、Z42およびZ43である。 Table 2 shows the maximum density, minimum density and average density in each of the plurality of silicon carbide semiconductor chips 200. Specifically, the maximum density, minimum density and average density in the first chip 201 are Z11, Z12 and Z13 respectively. The maximum, minimum and average densities in the second chip 202 are Z21, Z22 and Z23 respectively. The maximum, minimum and average densities in the third chip 203 are Z31, Z32 and Z33 respectively. The maximum, minimum and average densities in the fourth chip 204 are Z41, Z42 and Z43 respectively.

複数の炭化珪素半導体チップ200において、第1導電型炭化珪素層10におけるZ1/2密度の最大値を最大密度とし、第1導電型炭化珪素層10におけるZ1/2密度の最小値を最小密度とした場合、最大密度から最小密度を引いた値を最大密度で除した値は、0.05以上0.2以下である。 In a plurality of silicon carbide semiconductor chips 200, the maximum value of Z 1/2 density in first conductivity type silicon carbide layer 10 is the maximum density, and the minimum value of Z 1/2 density in first conductivity type silicon carbide layer 10 is the minimum value. In terms of density, the value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum density from the maximum density by the maximum density is 0.05 or more and 0.2 or less.

具体的には、第1チップ201、第2チップ202、第3チップ203および第4チップ204の各々の平均密度の中で、最も大きい平均密度が最大密度とされる。同様に、第1チップ201、第2チップ202、第3チップ203および第4チップ204の各々の平均密度の中で、最も小さい平均密度が最小密度とされる。たとえば、Z13、Z23、Z33およびZ43の中で最も大きい値がZ13であり、最も小さい値がZ43であるとする。この場合、複数の炭化珪素半導体チップ200において、最大密度から最小密度を引いた値を最大密度で除した値は、(Z13-Z43)/Z13となる。 Specifically, among the average densities of the first chip 201, the second chip 202, the third chip 203 and the fourth chip 204, the highest average density is the maximum density. Similarly, among the average densities of the first chip 201, the second chip 202, the third chip 203 and the fourth chip 204, the smallest average density is the minimum density. For example, assume that Z13 is the largest value among Z13, Z23, Z33 and Z43, and Z43 is the smallest value. In this case, in the plurality of silicon carbide semiconductor chips 200, the value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum density from the maximum density by the maximum density is (Z13-Z43)/Z13.

次に、第2実施形態に係る炭化珪素半導体モジュール300の構成について説明する。図9は、第2実施形態に係る炭化珪素半導体モジュール300の構成を示す断面模式図である。 Next, the configuration of silicon carbide semiconductor module 300 according to the second embodiment will be described. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a silicon carbide semiconductor module 300 according to the second embodiment.

図9に示されるように、複数の炭化珪素半導体チップ200の各々は、トランジスタ150と、ダイオード151とを含んでいてもよい。別の観点から言えば、複数の炭化珪素半導体チップ200の各々は、内蔵ダイオードを有している。 As shown in FIG. 9 , each of silicon carbide semiconductor chips 200 may include transistor 150 and diode 151 . From another point of view, each of the plurality of silicon carbide semiconductor chips 200 has a built-in diode.

図9に示されるように、複数の炭化珪素半導体チップ200の各々は、図6に示すトランジスタ150と、図8に示すダイオード151とを含んでいてもよい。トランジスタ150の第1電極60は、ダイオード151の第1電極60と電気的に接続されている。トランジスタ150の第2電極63は、ダイオード151の第2電極63と電気的に接続されている。トランジスタ150の構成は、図6に示す構成と同様である。ダイオード151の構成は、図8に示す構成と同様である。 As shown in FIG. 9, each of a plurality of silicon carbide semiconductor chips 200 may include transistor 150 shown in FIG. 6 and diode 151 shown in FIG. A first electrode 60 of the transistor 150 is electrically connected to a first electrode 60 of the diode 151 . A second electrode 63 of the transistor 150 is electrically connected to a second electrode 63 of the diode 151 . The configuration of transistor 150 is similar to the configuration shown in FIG. The configuration of diode 151 is similar to that shown in FIG.

なお、第1実施形態および第2実施形態の各々に係る炭化珪素半導体モジュール300において、トランジスタ150は、たとえばMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)またはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などである。ダイオード151は、たとえばPiNダイオードなどである。また上記において、第1導電型がn型であり、かつ第2導電型がp型として説明したが、第1導電型がp型であり、かつ第2導電型がn型であってもよい。 In silicon carbide semiconductor module 300 according to each of the first and second embodiments, transistor 150 is, for example, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Diode 151 is, for example, a PiN diode. Further, in the above description, the first conductivity type is the n-type and the second conductivity type is the p-type, but the first conductivity type may be the p-type and the second conductivity type may be the n-type. .

(炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法)
次に、炭化珪素エピタキシャル基板100の製造方法について説明する。
(Manufacturing method of silicon carbide epitaxial substrate)
Next, a method for manufacturing silicon carbide epitaxial substrate 100 will be described.

まず、たとえば炭化珪素単結晶インゴットをスライスすることにより炭化珪素基板4が準備される。炭化珪素のポリタイプは、たとえば4Hである。炭化珪素基板4は、たとえば窒素などのn型を付与可能な不純物を含む。炭化珪素基板4には、基底面転位9が含まれている。 First, silicon carbide substrate 4 is prepared, for example, by slicing a silicon carbide single crystal ingot. A polytype of silicon carbide is, for example, 4H. Silicon carbide substrate 4 contains an impurity capable of imparting n-type conductivity, such as nitrogen. Silicon carbide substrate 4 includes basal plane dislocations 9 .

次に、炭化珪素基板4上に炭化珪素エピタキシャル層3が形成される。たとえばCVD(Chemical Vapor Deposition)法によって炭化珪素エピタキシャル層3をエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長においては、原料ガスとしてたとえばシラン(SiH4)およびプロパン(C38)が用いられ、キャリアガスとして水素(H2)が用いられる。エピタキシャル成長中における炭化珪素基板4の温度は、1400℃以上1700℃以下程度である。エピタキシャル成長において、たとえば窒素などのn型不純物が導入される。炭化珪素エピタキシャル層3の厚みは、たとえば30μmである。 Silicon carbide epitaxial layer 3 is then formed on silicon carbide substrate 4 . For example, silicon carbide epitaxial layer 3 is epitaxially grown by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. In epitaxial growth, for example, silane (SiH 4 ) and propane (C 3 H 8 ) are used as raw material gases, and hydrogen (H 2 ) is used as carrier gas. The temperature of silicon carbide substrate 4 during epitaxial growth is about 1400° C. or more and 1700° C. or less. During epitaxial growth, an n-type impurity such as nitrogen is introduced. Silicon carbide epitaxial layer 3 has a thickness of, for example, 30 μm.

図10に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板100は、第1主面1と、第2主面2とを有している。第1主面1は、炭化珪素エピタキシャル層3により構成されている。第2主面2は、炭化珪素基板4により構成されている。炭化珪素エピタキシャル層3には、Z1/2と呼ばれる点欠陥41が含まれている。 As shown in FIG. 10 , silicon carbide epitaxial substrate 100 has first main surface 1 and second main surface 2 . First main surface 1 is formed of silicon carbide epitaxial layer 3 . Second main surface 2 is formed of silicon carbide substrate 4 . Silicon carbide epitaxial layer 3 includes point defects 41 called Z 1/2 .

次に、第1主面1を改質する工程が実施される。具体的には、酸素(O)プラズマまたは二酸化酸素(CO)プラズマ雰囲気化において炭化珪素エピタキシャル基板100が処理される。これにより、第1主面1が改質される。別の観点から言えば、プラズマ処理によって第1主面1を酸化させる。プラズマ処理の条件は、たとえばガス流量0.05L/分以上0.5L/分以下、室温、処理時間30分である。結果として、第1主面1において、二酸化珪素膜43が形成される。図11に示されるように、第1主面1において二酸化珪素膜43が形成されることにより、第1主面1付近に炭素原子42が残される。 Next, a step of modifying the first main surface 1 is performed. Specifically, silicon carbide epitaxial substrate 100 is processed in an atmosphere of oxygen (O 2 ) plasma or carbon dioxide (CO 2 ) plasma. Thereby, the first main surface 1 is modified. From another point of view, the first main surface 1 is oxidized by plasma treatment. The plasma processing conditions are, for example, a gas flow rate of 0.05 L/min or more and 0.5 L/min or less, room temperature, and a processing time of 30 minutes. As a result, silicon dioxide film 43 is formed on first main surface 1 . As shown in FIG. 11 , carbon atoms 42 are left near first main surface 1 by forming silicon dioxide film 43 on first main surface 1 .

次に、炭素イオンを注入する工程が実施される。図12に示されるように、第1主面1において二酸化珪素膜43が形成された状態で、炭化珪素エピタキシャル層3に対して炭素イオン44が注入される。炭素イオン44は、二酸化珪素膜43を通過して、炭化珪素エピタキシャル層3の内部に注入される。炭素イオン44の注入深さは、たとえば200nm程度である。炭素イオン44の注入条件は、たとえば温度600℃、注入エネルギー10keV以上150keV以下、注入した領域の炭素密度は5×1020cm-3程度である。 Next, a step of implanting carbon ions is performed. As shown in FIG. 12 , carbon ions 44 are implanted into silicon carbide epitaxial layer 3 while silicon dioxide film 43 is formed on first main surface 1 . Carbon ions 44 are implanted into silicon carbide epitaxial layer 3 through silicon dioxide film 43 . The implantation depth of carbon ions 44 is, for example, about 200 nm. The implantation conditions for the carbon ions 44 are, for example, a temperature of 600° C., an implantation energy of 10 keV to 150 keV, and a carbon density of about 5×10 20 cm −3 in the implanted region.

次に、炭化珪素エピタキシャル基板100をアニールする工程が実施される。たとえば、炭化珪素エピタキシャル基板100が1600℃以上の温度でアニールされる。アニール時間は、たとえば30分以上である。これにより、第1主面1付近に存在していた炭素原子42が、炭化珪素エピタキシャル基板100の深層(つまり第2主面2側)に拡散する。拡散された炭素原子42が、炭化珪素エピタキシャル層3の深層に存在する点欠陥41と再結合することで、深層に存在していた点欠陥41は消失する。炭化珪素エピタキシャル基板100をアニールする工程は、第1主面1に二酸化珪素膜43が形成された状態で行われる。炭化珪素エピタキシャル基板100をアニールする工程後、二酸化珪素膜43が除去される。 Next, a step of annealing silicon carbide epitaxial substrate 100 is performed. For example, silicon carbide epitaxial substrate 100 is annealed at a temperature of 1600° C. or higher. Annealing time is, for example, 30 minutes or more. Thereby, carbon atoms 42 existing in the vicinity of first main surface 1 are diffused into a deep layer (that is, on the second main surface 2 side) of silicon carbide epitaxial substrate 100 . The diffused carbon atoms 42 recombine with the point defects 41 present in the deep layer of the silicon carbide epitaxial layer 3 , so that the point defects 41 present in the deep layer disappear. The step of annealing silicon carbide epitaxial substrate 100 is performed with silicon dioxide film 43 formed on first main surface 1 . After the step of annealing silicon carbide epitaxial substrate 100, silicon dioxide film 43 is removed.

以上のように、まず酸素プラズマ処理工程において、第1主面1付近に炭素原子42を形成する。その後、炭素イオン注入工程において、酸素プラズマ処理工程において形成された炭素原子42よりも深い位置に炭素イオン44が注入される。その後、炭化珪素エピタキシャル基板100がアニールされる。これにより、第1主面1に平行な方向において均一にZ1/2と呼ばれる点欠陥41が低減される。結果として、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100が製造される。 As described above, first, carbon atoms 42 are formed near the first main surface 1 in the oxygen plasma treatment step. After that, in a carbon ion implantation step, carbon ions 44 are implanted at a position deeper than the carbon atoms 42 formed in the oxygen plasma treatment step. After that, silicon carbide epitaxial substrate 100 is annealed. This reduces point defects 41 called Z 1/2 uniformly in the direction parallel to the first main surface 1 . As a result, silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present embodiment is manufactured.

(炭化珪素半導体チップの製造方法)
まず、上述の方法によって、Z1/2と呼ばれる点欠陥41の面内均一性が高い炭化珪素エピタキシャル基板100が製造される。次に、イオン注入工程が実施される。具体的には、たとえばアルミニウムなどのp型不純物が炭化珪素エピタキシャル層3に対してイオン注入される。これにより、ボディ領域30が形成される。次に、たとえばリンなどのn型不純物がボディ領域30に対してイオン注入される。これにより、ソース領域40が形成される。次に、コンタクト領域8が形成される領域上に開口部を有するマスク層(図示せず)が形成される。次に、たとえばアルミニウムなどのp型不純物がソース領域40に注入される。これにより、ソース領域40およびボディ領域30の各々を貫通し、かつドリフト領域10に接するコンタクト領域8が形成される(図13参照)。
(Manufacturing method of silicon carbide semiconductor chip)
First, silicon carbide epitaxial substrate 100 having high in-plane uniformity of point defects 41 called Z 1/2 is manufactured by the method described above. An ion implantation step is then performed. Specifically, a p-type impurity such as aluminum is ion-implanted into silicon carbide epitaxial layer 3 . Thereby, body region 30 is formed. Next, an n-type impurity such as phosphorus is ion-implanted into body region 30 . A source region 40 is thus formed. Next, a mask layer (not shown) having openings over the regions where the contact regions 8 are to be formed is formed. Next, a p-type impurity such as aluminum is implanted into source region 40 . Thereby, contact region 8 penetrating through source region 40 and body region 30 and in contact with drift region 10 is formed (see FIG. 13).

次に、炭化珪素エピタキシャル基板100に注入された不純物イオンを活性化するために活性化アニールが実施される。活性化アニールの温度は、好ましくは1500℃以上1900℃以下であり、たとえば1700℃程度である。活性化アニールの時間は、たとえば30分程度である。活性化アニールの雰囲気は、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、たとえばAr雰囲気である。 Next, activation annealing is performed to activate the impurity ions implanted into silicon carbide epitaxial substrate 100 . The temperature of the activation annealing is preferably 1500°C or higher and 1900°C or lower, for example about 1700°C. The activation annealing time is, for example, about 30 minutes. The atmosphere for the activation annealing is preferably an inert gas atmosphere such as an Ar atmosphere.

次に、ゲートトレンチ7を形成する工程が実施される。まず、マスク層33が第1主面1上に形成された状態で、炭化珪素エピタキシャル基板100がエッチングされる。具体的には、たとえばソース領域40の一部と、ボディ領域30の一部とがエッチングにより除去される。エッチングの方法としては、たとえば反応性イオンエッチング、特に誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。たとえば反応ガスとして六フッ化硫黄(SF6)またはSF6と酸素(O2)との混合ガスを用いた誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。エッチングにより、ゲートトレンチ7が形成されるべき領域に、第1主面1に対してほぼ垂直な側部と、側部と連続的に設けられ、かつ第1主面1とほぼ平行な底とを有する凹部が形成される。 Next, a step of forming gate trenches 7 is performed. First, silicon carbide epitaxial substrate 100 is etched with mask layer 33 formed on first main surface 1 . Specifically, for example, part of source region 40 and part of body region 30 are removed by etching. As an etching method, for example, reactive ion etching, especially inductively coupled plasma reactive ion etching can be used. For example, inductively coupled plasma reactive ion etching using sulfur hexafluoride (SF 6 ) or a mixed gas of SF 6 and oxygen (O 2 ) as a reactive gas can be used. By etching, in the region where the gate trench 7 is to be formed, a side portion substantially perpendicular to the first main surface 1 and a bottom provided continuously with the side portion and substantially parallel to the first main surface 1 are formed. is formed.

次に、凹部において熱エッチングが行われる。熱エッチングは、第1主面1上にマスク層33が形成された状態で、少なくとも1種類以上のハロゲン原子を有する反応性ガスを含む雰囲気中での加熱によって行い得る。少なくとも1種類以上のハロゲン原子は、塩素(Cl)原子およびフッ素(F)原子の少なくともいずれかを含む。当該雰囲気は、たとえば、塩素(Cl2)、三塩化ホウ素(BCl3)、SF6または四フッ化炭素(CF4)を含む。たとえば、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを反応ガスとして用い、熱処理温度を、たとえば800℃以上900℃以下として、熱エッチングが行われる。なお、反応ガスは、上述した塩素ガスと酸素ガスとに加えて、キャリアガスを含んでいてもよい。キャリアガスとしては、たとえば窒素ガス、アルゴンガスまたはヘリウムガスなどを用いることができる。熱エッチングにより、第1主面1にゲートトレンチ7が形成される(図14参照)。 A thermal etch is then performed in the recess. Thermal etching can be performed by heating in an atmosphere containing a reactive gas containing at least one type of halogen atom while mask layer 33 is formed on first main surface 1 . The at least one halogen atom includes at least one of chlorine (Cl) and fluorine (F) atoms. The atmosphere includes, for example, chlorine ( Cl2 ), boron trichloride ( BCl3 ), SF6 or carbon tetrafluoride ( CF4 ). For example, a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas is used as a reaction gas, and thermal etching is performed at a heat treatment temperature of, for example, 800° C. or higher and 900° C. or lower. Note that the reaction gas may contain a carrier gas in addition to the chlorine gas and the oxygen gas described above. Nitrogen gas, argon gas, or helium gas, for example, can be used as the carrier gas. A gate trench 7 is formed in the first main surface 1 by thermal etching (see FIG. 14).

側面5は、ソース領域40およびボディ領域30を貫通してドリフト領域10に至っている。別の観点から言えば、側面5は、ソース領域40と、ボディ領域30と、ドリフト領域10とによって構成されている。底面6は、ドリフト領域10に位置している。別の観点から言えば、底面6は、ドリフト領域10によって構成されている。底面6は、たとえば第2主面2と平行な平面である。図14に示されるように、断面視において、ゲートトレンチ7の幅は、底面6から第1主面1に向かうにつれて拡がっている。 Side surface 5 extends through source region 40 and body region 30 to drift region 10 . From another point of view, the side surface 5 is composed of the source region 40 , the body region 30 and the drift region 10 . Bottom surface 6 is located in drift region 10 . From another point of view, the bottom surface 6 is composed of the drift region 10 . Bottom surface 6 is, for example, a plane parallel to second main surface 2 . As shown in FIG. 14 , the width of gate trench 7 increases from bottom surface 6 toward first main surface 1 in a cross-sectional view.

次に、ゲート絶縁膜71を形成する工程が実施される。たとえば炭化珪素エピタキシャル基板100を熱酸化することにより、ソース領域40と、ボディ領域30と、ドリフト領域10と、コンタクト領域8と、第1主面1とに接するゲート絶縁膜71が形成される。具体的には、炭化珪素エピタキシャル基板100が、酸素を含む雰囲気中において、たとえば1300℃以上1400℃以下の温度で加熱される。これにより、ゲートトレンチ7に接するゲート絶縁膜71が形成される。 Next, a step of forming gate insulating film 71 is performed. For example, by thermally oxidizing silicon carbide epitaxial substrate 100, gate insulating film 71 in contact with source region 40, body region 30, drift region 10, contact region 8 and first main surface 1 is formed. Specifically, silicon carbide epitaxial substrate 100 is heated, for example, at a temperature of 1300° C. or more and 1400° C. or less in an atmosphere containing oxygen. Thereby, a gate insulating film 71 in contact with the gate trench 7 is formed.

次に、一酸化窒素(NO)ガス雰囲気中において炭化珪素エピタキシャル基板100に対して熱処理(NOアニール)が行われてもよい。NOアニールにおいて、炭化珪素エピタキシャル基板100が、たとえば1100℃以上1400℃以下の条件下で1時間程度保持される。これにより、ゲート絶縁膜71とボディ領域30との界面領域に窒素原子が導入される。その結果、界面領域における界面準位の形成が抑制されることで、チャネル移動度を向上させることができる。 Next, heat treatment (NO annealing) may be performed on silicon carbide epitaxial substrate 100 in a nitrogen monoxide (NO) gas atmosphere. In the NO annealing, silicon carbide epitaxial substrate 100 is held under conditions of, for example, 1100° C. or more and 1400° C. or less for about 1 hour. Thereby, nitrogen atoms are introduced into the interface region between gate insulating film 71 and body region 30 . As a result, the channel mobility can be improved by suppressing the formation of interface states in the interface region.

NOアニール後、雰囲気ガスとしてアルゴン(Ar)を用いるArアニールが行われてもよい。Arアニールの加熱温度は、たとえば上記NOアニールの加熱温度以上である。Arアニールの時間は、たとえば1時間程度である。これにより、ゲート絶縁膜71とボディ領域30との界面領域における界面準位の形成がさらに抑制される。なお、雰囲気ガスとして、Arガスに代えて窒素ガスなどの他の不活性ガスが用いられてもよい。 After the NO anneal, Ar anneal using argon (Ar) as the ambient gas may be performed. The heating temperature for Ar annealing is, for example, higher than the heating temperature for NO annealing. The Ar annealing time is, for example, about one hour. This further suppresses the formation of an interface state in the interface region between gate insulating film 71 and body region 30 . As the atmosphere gas, other inert gas such as nitrogen gas may be used instead of Ar gas.

次に、ゲート電極64を形成する工程が実施される。ゲート電極64は、ゲート絶縁膜71上に形成される。ゲート電極64は、たとえばLP-CVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)法により形成される。ゲート電極64は、ゲート絶縁膜71により形成された溝を埋めるように形成される。ゲート電極64は、ソース領域40と、ボディ領域30と、ドリフト領域10との各々に対面するように形成される(図15参照)。 Next, a step of forming gate electrode 64 is performed. A gate electrode 64 is formed on the gate insulating film 71 . Gate electrode 64 is formed, for example, by LP-CVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). The gate electrode 64 is formed to fill the groove formed by the gate insulating film 71 . Gate electrode 64 is formed to face each of source region 40, body region 30 and drift region 10 (see FIG. 15).

次に、分離絶縁膜72を形成する工程が実施される。具体的には、ゲートトレンチ7内において、ゲート電極64を覆うように分離絶縁膜72が形成される。分離絶縁膜72は、たとえば、CVD法により形成される。分離絶縁膜72は、常圧CVD法により形成されてもよいし、プラズマCVD法により形成されてもよいし、低圧CVD法により形成されてもよい。分離絶縁膜72は、たとえば二酸化珪素を含む材料である。分離絶縁膜72は、ゲート電極64およびゲート絶縁膜71の各々に接している。 Next, a step of forming isolation insulating film 72 is performed. Specifically, an isolation insulating film 72 is formed in the gate trench 7 so as to cover the gate electrode 64 . Isolation insulating film 72 is formed by, for example, the CVD method. The isolation insulating film 72 may be formed by normal pressure CVD, plasma CVD, or low pressure CVD. Isolation insulating film 72 is, for example, a material containing silicon dioxide. Isolation insulating film 72 is in contact with each of gate electrode 64 and gate insulating film 71 .

次に、ソース電極60を形成する工程が実施される。たとえばゲート絶縁膜71および分離絶縁膜72の各々の一部がドライエッチングにより除去される。これにより、第1主面1の一部が、ゲート絶縁膜71から露出する。第1主面1においてソース領域40およびコンタクト領域8の各々に接する電極膜61が形成される。電極膜61は、たとえばスパッタリング法により形成される。電極膜61は、たとえばTi、AlおよびSiを含む材料から構成される。 Next, a step of forming the source electrode 60 is performed. For example, a portion of each of gate insulating film 71 and isolation insulating film 72 is removed by dry etching. As a result, a portion of first main surface 1 is exposed from gate insulating film 71 . An electrode film 61 is formed in contact with each of source region 40 and contact region 8 on first main surface 1 . Electrode film 61 is formed by sputtering, for example. Electrode film 61 is made of a material containing Ti, Al and Si, for example.

次に、電極膜61が、たとえば900℃以上1100℃以下の温度で5分程度保持される。これにより、電極膜61の少なくとも一部が、炭化珪素エピタキシャル基板100が含む珪素と反応してシリサイド化する。これにより、ソース領域40とオーミック接合する電極膜61が形成される。電極膜61は、コンタクト領域8とオーミック接合してもよい。次に、金属膜62が形成される。金属膜62は、電極膜61および分離絶縁膜72の各々の上に形成される。金属膜62は、たとえばアルミニウムを含む。以上により、電極膜61と金属膜62とを含むソース電極60が形成される。 Next, the electrode film 61 is held at a temperature of, for example, 900° C. or more and 1100° C. or less for about 5 minutes. Thereby, at least part of electrode film 61 reacts with silicon contained in silicon carbide epitaxial substrate 100 to be silicided. As a result, the electrode film 61 that makes an ohmic contact with the source region 40 is formed. The electrode film 61 may be in ohmic contact with the contact region 8 . Next, a metal film 62 is formed. Metal film 62 is formed on each of electrode film 61 and isolation insulating film 72 . Metal film 62 contains, for example, aluminum. Through the above steps, the source electrode 60 including the electrode film 61 and the metal film 62 is formed.

次に、炭化珪素エピタキシャル基板100の第2主面2において、裏面研磨が行われる。これにより、炭化珪素基板4の厚みが低減される。次に、ドレイン電極63を形成する工程が実施される。たとえばスパッタリング法により、第2主面2と接するドレイン電極63が形成される。ドレイン電極63は、たとえばNiSiまたはTiAlSiを含む材料から構成されている。次に、炭化珪素エピタキシャル基板100が、たとえば砥石(図示せず)によってダイシングされる。これにより、炭化珪素エピタキシャル基板100が複数の炭化珪素半導体チップ200に分割される。以上により、本実施形態に係る炭化珪素半導体チップ200が製造される。 Next, second main surface 2 of silicon carbide epitaxial substrate 100 is subjected to back polishing. Thereby, the thickness of silicon carbide substrate 4 is reduced. Next, a step of forming the drain electrode 63 is performed. Drain electrode 63 in contact with second main surface 2 is formed by sputtering, for example. Drain electrode 63 is made of a material containing NiSi or TiAlSi, for example. Next, silicon carbide epitaxial substrate 100 is diced by, for example, a grindstone (not shown). Thereby, silicon carbide epitaxial substrate 100 is divided into a plurality of silicon carbide semiconductor chips 200 . As described above, silicon carbide semiconductor chip 200 according to the present embodiment is manufactured.

(炭化珪素半導体モジュールの製造方法)
まず、回路基板20が準備される。図4に示されるように、回路基板20は、基材24と、回路パターン23とを有している。回路パターン23は、基材24上に設けられている。回路基板20は、第3主面21と、第4主面22とを有している。第4主面22は、第3主面21と反対側の面である。第3主面21は、回路パターン23により構成されている。第4主面22は、基材24により構成されている。
(Manufacturing method of silicon carbide semiconductor module)
First, the circuit board 20 is prepared. As shown in FIG. 4, the circuit board 20 has a substrate 24 and circuit patterns 23 . The circuit pattern 23 is provided on the base material 24 . The circuit board 20 has a third principal surface 21 and a fourth principal surface 22 . The fourth principal surface 22 is the surface opposite to the third principal surface 21 . The third principal surface 21 is configured with a circuit pattern 23 . The fourth major surface 22 is composed of a base material 24 .

次に、複数の炭化珪素半導体チップ200の各々が回路基板20に実装される。具体的には、図4に示されるように、接合部材50を介して炭化珪素半導体チップ200が回路基板20に実装される。接合部材50は、たとえば半田である。接合部材50は、導電性材料であればよく、半田に限定されない。接合部材50は、たとえば銀ペースト等であってもよい。図4に示されるように、接合部材50は、第3主面21において回路パターン23と電気的に接続されている。接合部材50は、第2主面2側において炭化珪素半導体チップ200と電気的に接続されている。接合部材50を介して、炭化珪素半導体チップ200のドレイン電極63が回路パターン23と電気的に接続される。 Next, each of a plurality of silicon carbide semiconductor chips 200 is mounted on circuit board 20 . Specifically, as shown in FIG. 4 , silicon carbide semiconductor chip 200 is mounted on circuit board 20 with bonding member 50 interposed therebetween. Joining member 50 is, for example, solder. The joining member 50 may be made of any conductive material, and is not limited to solder. The joining member 50 may be silver paste or the like, for example. As shown in FIG. 4 , the joint member 50 is electrically connected to the circuit pattern 23 on the third main surface 21 . Joining member 50 is electrically connected to silicon carbide semiconductor chip 200 on the second main surface 2 side. Drain electrode 63 of silicon carbide semiconductor chip 200 is electrically connected to circuit pattern 23 via joining member 50 .

実装工程においては、複数の炭化珪素半導体チップ200において、第1導電型炭化珪素層10におけるキャリア寿命の最大値を最大寿命とし、第1導電型炭化珪素層10におけるキャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は0.05以上0.2以下となるように、複数の炭化珪素半導体チップ200が選別される。 In the mounting process, in the plurality of silicon carbide semiconductor chips 200, the maximum value of carrier lifetime in first conductivity type silicon carbide layer 10 is defined as the maximum lifetime, and the minimum value of carrier lifetime in first conductivity type silicon carbide layer 10 is defined as the minimum lifetime. , a plurality of silicon carbide semiconductor chips 200 are selected such that the value obtained by dividing the maximum lifetime minus the minimum lifetime by the maximum lifetime is 0.05 or more and 0.2 or less.

実装工程においては、複数の炭化珪素半導体チップ200において、第1導電型炭化珪素層10におけるZ1/2密度の最大値を最大密度とし、第1導電型炭化珪素層10におけるZ1/2密度の最小値を最小密度とした場合、最大密度から最小密度を引いた値を最大密度で除した値は0.05以上0.2以下となるように、複数の炭化珪素半導体チップ200が選別されてもよい。 In the mounting step, in the plurality of silicon carbide semiconductor chips 200, the maximum value of the Z 1/2 density in the first conductivity type silicon carbide layer 10 is set as the maximum density, and the Z 1/2 density in the first conductivity type silicon carbide layer 10 is set as the maximum density. is the minimum density, the plurality of silicon carbide semiconductor chips 200 are selected such that the value obtained by dividing the maximum density minus the minimum density by the maximum density is 0.05 or more and 0.2 or less. may

次に、上記実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100、炭化珪素半導体チップ200および炭化珪素半導体モジュール300の作用効果について説明する。 Next, functions and effects of silicon carbide epitaxial substrate 100, silicon carbide semiconductor chip 200 and silicon carbide semiconductor module 300 according to the above embodiment will be described.

炭化珪素半導体モジュール300においては、複数の炭化珪素半導体チップ200が回路基板20に搭載されている。炭化珪素半導体モジュール300の信頼性を向上させるためには、複数の炭化珪素半導体チップ200の各々の特性が揃っていることが求められる。 In silicon carbide semiconductor module 300 , a plurality of silicon carbide semiconductor chips 200 are mounted on circuit board 20 . In order to improve the reliability of silicon carbide semiconductor module 300 , it is required that each of silicon carbide semiconductor chips 200 have the same characteristics.

炭化珪素基板4には、通常、基底面転位9が含まれている。炭化珪素基板4に含まれている基底面転位9の一部は、炭化珪素エピタキシャル層3に引き継がれる。炭化珪素半導体チップ200においてバイポーラ型のダイオード151を使用する場合は、基底面転位9の拡張に伴って順方向劣化という現象が生じる。そのため、バイポーラ型のダイオード151を使用する場合は、バイポーラ型のダイオード151を使用しない場合と比較して、複数の炭化珪素半導体チップ200の各々の特性を揃えることが困難である。 Silicon carbide substrate 4 usually contains basal plane dislocations 9 . A portion of basal plane dislocations 9 contained in silicon carbide substrate 4 is inherited by silicon carbide epitaxial layer 3 . When bipolar diode 151 is used in silicon carbide semiconductor chip 200, a phenomenon of forward deterioration occurs as basal plane dislocations 9 expand. Therefore, when bipolar diode 151 is used, it is more difficult to match the characteristics of each of silicon carbide semiconductor chips 200 than when bipolar diode 151 is not used.

順方向劣化は、炭化珪素エピタキシャル層3に注入されたキャリア(電子、正孔)が再結合する際に生じるエネルギーにより基底面転位9が拡張するために発生する。キャリア寿命が長いと、基底面転位9に到達するキャリア数が増加する。この場合、順方向劣化が発生する確率が高くなる。順方向劣化が発生すると、オン抵抗は高くなる。 Forward degradation occurs because basal plane dislocations 9 expand due to energy generated when carriers (electrons, holes) injected into silicon carbide epitaxial layer 3 recombine. When the carrier lifetime is long, the number of carriers reaching the basal plane dislocation 9 increases. In this case, the probability of forward degradation occurring increases. When forward degradation occurs, the on-resistance increases.

本実施形態に係る炭化珪素半導体モジュール300によれば、複数の炭化珪素半導体チップ200において、第1導電型炭化珪素層10におけるキャリア寿命の最大値を最大寿命とし、第1導電型炭化珪素層10におけるキャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は、0.05以上0.2以下である。このように、複数の炭化珪素半導体チップ200において、キャリア寿命のばらつきを低減することにより、順方向劣化のばらつきを低減することができる。そのため、複数の炭化珪素半導体チップ200において、オン抵抗のばらつきを低減することができる。結果として、炭化珪素半導体モジュール300の信頼性を向上することができる。 According to the silicon carbide semiconductor module 300 according to the present embodiment, in the plurality of silicon carbide semiconductor chips 200, the maximum value of the carrier lifetime in the first conductivity type silicon carbide layer 10 is set as the maximum lifetime, and the first conductivity type silicon carbide layer 10 When the minimum value of the carrier lifetime in is defined as the minimum lifetime, the value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum lifetime from the maximum lifetime by the maximum lifetime is 0.05 or more and 0.2 or less. Thus, in a plurality of silicon carbide semiconductor chips 200, the variation in forward deterioration can be reduced by reducing the variation in carrier lifetime. Therefore, variation in on-resistance can be reduced in a plurality of silicon carbide semiconductor chips 200 . As a result, reliability of silicon carbide semiconductor module 300 can be improved.

本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100によれば、炭化珪素エピタキシャル層3の主面に平行な方向において、炭化珪素エピタキシャル基板100におけるキャリア寿命の最大値を最大寿命とし、炭化珪素エピタキシャル基板100におけるキャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は、0.05以上0.2以下である。通常、一枚の炭化珪素エピタキシャル基板100から複数の炭化珪素半導体チップ200が製造される。炭化珪素エピタキシャル基板100において、キャリア寿命のばらつきを低減することにより、複数の炭化珪素半導体チップ200においてキャリア寿命のばらつきを低減することができる。結果として、炭化珪素半導体モジュール300の信頼性を向上することができる。 According to silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present embodiment, in the direction parallel to the main surface of silicon carbide epitaxial layer 3 , the maximum value of the carrier lifetime in silicon carbide epitaxial substrate 100 is set as the maximum lifetime, and in silicon carbide epitaxial substrate 100 When the minimum value of the carrier lifetime is defined as the minimum lifetime, the value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum lifetime from the maximum lifetime by the maximum lifetime is 0.05 or more and 0.2 or less. A plurality of silicon carbide semiconductor chips 200 are usually manufactured from one silicon carbide epitaxial substrate 100 . By reducing variation in carrier lifetime in silicon carbide epitaxial substrate 100 , variation in carrier lifetime can be reduced in a plurality of silicon carbide semiconductor chips 200 . As a result, reliability of silicon carbide semiconductor module 300 can be improved.

本実施形態に係る炭化珪素半導体チップ200によれば、炭化珪素エピタキシャル基板の主面に平行な方向において、第1導電型炭化珪素層10におけるキャリア寿命の最大値を最大寿命とし、第1導電型炭化珪素層10におけるキャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、最大寿命から最小寿命を引いた値を最大寿命で除した値は、0.05以上0.2以下である。これにより、炭化珪素半導体チップ200の面内において、キャリア寿命のばらつきを低減することができる。 According to silicon carbide semiconductor chip 200 according to the present embodiment, in the direction parallel to the main surface of the silicon carbide epitaxial substrate, the maximum carrier lifetime in first conductivity type silicon carbide layer 10 is set as the maximum lifetime, and the first conductivity type Assuming that the minimum carrier lifetime in silicon carbide layer 10 is the minimum lifetime, the value obtained by dividing the value obtained by subtracting the minimum lifetime from the maximum lifetime by the maximum lifetime is 0.05 or more and 0.2 or less. Thereby, variation in carrier lifetime can be reduced in the plane of silicon carbide semiconductor chip 200 .

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and should be considered not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include meanings equivalent to the scope of the claims and all modifications within the scope.

1 主面(第1主面)
2 第2主面
3 炭化珪素エピタキシャル層
4 炭化珪素基板
5 側面
6 底面
7 ゲートトレンチ
8 コンタクト領域(第2導電型炭化珪素層)
9 基底面転位
10 ドリフト領域、n型エピタキシャル層(第1導電型炭化珪素層)
11 中央領域
12 外周領域
13 中心
20 回路基板
21 第3主面
22 第4主面
23 回路パターン
24 基材
25 オリエンテーションフラット部
26 円弧状部
27 周縁
30 ボディ領域
33 マスク層
40 ソース領域
41 点欠陥
42 炭素原子
43 二酸化珪素膜
44 炭素イオン
50 接合部材
60 第1電極(ソース電極)
61 電極膜
62 金属膜
63 第2電極(ドレイン電極)
64 ゲート電極
71 ゲート絶縁膜
72 分離絶縁膜
100 炭化珪素エピタキシャル基板
101 第1方向
102 第2方向
150 トランジスタ
151 ダイオード
200 炭化珪素半導体チップ
201 第1チップ
202 第2チップ
203 第3チップ
204 第4チップ
210 第1炭化珪素半導体チップ
220 第2炭化珪素半導体チップ
300 炭化珪素半導体モジュール
S 測定領域
T 厚み
W1 直径
W2 外周幅
1 main surface (first main surface)
2 second main surface 3 silicon carbide epitaxial layer 4 silicon carbide substrate 5 side surface 6 bottom surface 7 gate trench 8 contact region (second conductivity type silicon carbide layer)
9 basal plane dislocation 10 drift region, n-type epitaxial layer (first conductivity type silicon carbide layer)
11 Central region 12 Peripheral region 13 Center 20 Circuit board 21 Third principal surface 22 Fourth principal surface 23 Circuit pattern 24 Base material 25 Orientation flat portion 26 Circular portion 27 Peripheral edge 30 Body region 33 Mask layer 40 Source region 41 Point defect 42 Carbon atom 43 Silicon dioxide film 44 Carbon ion 50 Joining member 60 First electrode (source electrode)
61 electrode film 62 metal film 63 second electrode (drain electrode)
64 gate electrode 71 gate insulating film 72 isolation insulating film 100 silicon carbide epitaxial substrate 101 first direction 102 second direction 150 transistor 151 diode 200 silicon carbide semiconductor chip 201 first chip 202 second chip 203 third chip 204 fourth chip 210 First silicon carbide semiconductor chip 220 Second silicon carbide semiconductor chip 300 Silicon carbide semiconductor module S Measurement region T Thickness W1 Diameter W2 Peripheral width

Claims (7)

炭化珪素基板と、
前記炭化珪素基板上にある炭化珪素エピタキシャル層とを備えた炭化珪素エピタキシャル基板であって、
前記炭化珪素エピタキシャル層の主面に平行な方向において、前記炭化珪素エピタキシャル層におけるキャリア寿命の最大値を最大寿命とし、前記炭化珪素エピタキシャル層におけるキャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、前記最大寿命から前記最小寿命を引いた値を前記最大寿命で除した値は、0.05以上0.2以下である、炭化珪素エピタキシャル基板。
a silicon carbide substrate;
A silicon carbide epitaxial substrate comprising a silicon carbide epitaxial layer on the silicon carbide substrate,
In the direction parallel to the main surface of the silicon carbide epitaxial layer, the maximum value of the carrier lifetime in the silicon carbide epitaxial layer is defined as the maximum lifetime, and the minimum value of the carrier lifetime in the silicon carbide epitaxial layer is defined as the minimum lifetime. A silicon carbide epitaxial substrate, wherein a value obtained by dividing a value obtained by subtracting the minimum lifetime from the lifetime by the maximum lifetime is 0.05 or more and 0.2 or less.
前記最小寿命は、0.5μ秒以上である、請求項1に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。 2. The silicon carbide epitaxial substrate according to claim 1, wherein said minimum lifetime is 0.5 microseconds or more. 前記炭化珪素エピタキシャル層の厚みは、μm以上50μm以下である、請求項1または請求項2に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。 3. The silicon carbide epitaxial substrate according to claim 1, wherein said silicon carbide epitaxial layer has a thickness of 5 μm or more and 50 μm or less. 第1導電型を有する炭化珪素基板と、前記炭化珪素基板上にある炭化珪素エピタキシャル層とを含む炭化珪素エピタキシャル基板を備え、
前記炭化珪素エピタキシャル層は、前記炭化珪素基板に接する第1導電型炭化珪素層と、前記第1導電型炭化珪素層上にある第2導電型炭化珪素層とを有し、さらに、
前記第2導電型炭化珪素層に接する第1電極と、
前記炭化珪素基板に接する第2電極とを備え、
前記炭化珪素エピタキシャル基板の主面に平行な方向において、前記第1導電型炭化珪素層におけるキャリア寿命の最大値を最大寿命とし、前記第1導電型炭化珪素層におけるキャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、前記最大寿命から前記最小寿命を引いた値を前記最大寿命で除した値は、0.05以上0.2以下である、炭化珪素半導体チップ。
a silicon carbide epitaxial substrate including a silicon carbide substrate having a first conductivity type and a silicon carbide epitaxial layer on the silicon carbide substrate;
The silicon carbide epitaxial layer has a first conductivity type silicon carbide layer in contact with the silicon carbide substrate and a second conductivity type silicon carbide layer on the first conductivity type silicon carbide layer, and
a first electrode in contact with the second conductivity type silicon carbide layer;
a second electrode in contact with the silicon carbide substrate;
In a direction parallel to the main surface of the silicon carbide epitaxial substrate, the maximum carrier lifetime in the first conductivity type silicon carbide layer is defined as the maximum lifetime, and the minimum carrier lifetime in the first conductivity type silicon carbide layer is defined as the minimum lifetime. , a value obtained by dividing a value obtained by subtracting the minimum life from the maximum life by the maximum life is 0.05 or more and 0.2 or less.
回路基板と、
前記回路基板に実装された複数の炭化珪素半導体チップとを備え、
前記複数の炭化珪素半導体チップの各々は、
第1導電型を有する炭化珪素基板と、前記炭化珪素基板上にある炭化珪素エピタキシャル層とを含む炭化珪素エピタキシャル基板を含み、
前記炭化珪素エピタキシャル層は、前記炭化珪素基板に接する第1導電型炭化珪素層と、前記第1導電型炭化珪素層上にある第2導電型炭化珪素層とを有し、さらに、
前記第2導電型炭化珪素層に接する第1電極と、
前記炭化珪素基板に接する第2電極とを含み、
前記複数の炭化珪素半導体チップの各々の平均キャリア寿命の中で、前記第1導電型炭化珪素層における平均キャリア寿命の最大値を最大寿命とし、前記第1導電型炭化珪素層における平均キャリア寿命の最小値を最小寿命とした場合、前記最大寿命から前記最小寿命を引いた値を前記最大寿命で除した値は、0.05以上0.2以下である、炭化珪素半導体モジュール。
a circuit board;
a plurality of silicon carbide semiconductor chips mounted on the circuit board,
Each of the plurality of silicon carbide semiconductor chips,
a silicon carbide epitaxial substrate including a silicon carbide substrate having a first conductivity type and a silicon carbide epitaxial layer on the silicon carbide substrate;
The silicon carbide epitaxial layer has a first conductivity type silicon carbide layer in contact with the silicon carbide substrate and a second conductivity type silicon carbide layer on the first conductivity type silicon carbide layer, and
a first electrode in contact with the second conductivity type silicon carbide layer;
a second electrode in contact with the silicon carbide substrate,
Among the average carrier lifetimes of each of the plurality of silicon carbide semiconductor chips, the maximum value of the average carrier lifetime in the first conductivity type silicon carbide layer is defined as the maximum lifetime, and the average carrier lifetime in the first conductivity type silicon carbide layer is A silicon carbide semiconductor module, wherein a value obtained by dividing a value obtained by subtracting the minimum life from the maximum life by the maximum life is 0.05 or more and 0.2 or less, where the minimum value is the minimum life.
前記複数の炭化珪素半導体チップの各々は、トランジスタと、ダイオードとを含む、請求項5に記載の炭化珪素半導体モジュール。 6. The silicon carbide semiconductor module according to claim 5, wherein each of said plurality of silicon carbide semiconductor chips includes a transistor and a diode. 前記複数の炭化珪素半導体チップは、トランジスタを含む第1炭化珪素半導体チップと、ダイオードを含む第2炭化珪素半導体チップとを有する、請求項5に記載の炭化珪素半導体モジュール。 6. The silicon carbide semiconductor module according to claim 5, wherein said plurality of silicon carbide semiconductor chips have a first silicon carbide semiconductor chip including a transistor and a second silicon carbide semiconductor chip including a diode.
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