JP7415558B2 - Silicon carbide epitaxial substrate and method for manufacturing silicon carbide semiconductor device - Google Patents
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Description
本開示は、炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。本出願は、2017年9月1日に出願した日本特許出願である特願2017-168252号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。 The present disclosure relates to a method of manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate and a silicon carbide semiconductor device. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-168252, which is a Japanese patent application filed on September 1, 2017. All contents described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
特開2014-170891号公報(特許文献1)には、炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素層をエピタキシャル成長させる方法が開示されている。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-170891 (Patent Document 1) discloses a method of epitaxially growing a silicon carbide layer on a silicon carbide single crystal substrate.
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膜とを備えている。炭化珪素エピタキシャル膜は、炭化珪素基板上にある。炭化珪素基板および炭化珪素エピタキシャル膜のポリタイプは、4Hである。炭化珪素エピタキシャル膜は、炭化珪素基板に接する第1層と、第1層上にありかつ炭化珪素エピタキシャル膜の主表面を構成する第2層とを含んでいる。炭化珪素基板と、第1層と、第2層とは、n型不純物を含んでいる。第1層が含むn型不純物の濃度は、炭化珪素基板が含むn型不純物の濃度より低く、かつ第2層が含むn型不純物の濃度より高い。炭化珪素基板の主表面には、第1面密度を有する基底面転位がある。炭化珪素エピタキシャル膜の主表面には、第1面密度よりも低い第2面密度を有する基底面転位がある。第2面密度を、第1面密度で除した値は、1/1000以下である。炭化珪素エピタキシャル膜の主表面は、(000-1)面または(000-1)面に対して8°以下のオフ角で傾斜した面である。 A silicon carbide epitaxial substrate according to the present disclosure includes a silicon carbide substrate and a silicon carbide epitaxial film. A silicon carbide epitaxial film is on a silicon carbide substrate. The polytype of the silicon carbide substrate and silicon carbide epitaxial film is 4H. The silicon carbide epitaxial film includes a first layer that is in contact with the silicon carbide substrate, and a second layer that is on the first layer and constitutes the main surface of the silicon carbide epitaxial film. The silicon carbide substrate, the first layer, and the second layer contain n-type impurities. The concentration of n-type impurities contained in the first layer is lower than the concentration of n-type impurities contained in the silicon carbide substrate, and higher than the concentration of n-type impurities contained in the second layer. The main surface of the silicon carbide substrate has basal plane dislocations having a first surface density. The main surface of the silicon carbide epitaxial film has basal plane dislocations having a second surface density lower than the first surface density. The value obtained by dividing the second areal density by the first areal density is 1/1000 or less. The main surface of the silicon carbide epitaxial film is a (000-1) plane or a plane inclined at an off-angle of 8° or less with respect to the (000-1) plane.
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膜とを備えている。炭化珪素エピタキシャル膜は、炭化珪素基板上にある。炭化珪素基板および炭化珪素エピタキシャル膜のポリタイプは、4Hである。炭化珪素エピタキシャル膜は、炭化珪素基板に接する第1層と、第1層上にありかつ炭化珪素エピタキシャル膜の主表面を構成する第2層とを含んでいる。炭化珪素基板と、第1層と、第2層とは、n型不純物を含んでいる。第1層が含むn型不純物の濃度は、炭化珪素基板が含むn型不純物の濃度より低く、かつ第2層が含むn型不純物の濃度より高い。炭化珪素基板の主表面には、第1面密度を有する基底面転位がある。炭化珪素エピタキシャル膜の主表面には、第1面密度よりも低い第2面密度を有する基底面転位がある。第2面密度を、第1面密度で除した値は、1/1000以下である。炭化珪素エピタキシャル膜の主表面は、(000-1)面または(000-1)面に対して8°以下のオフ角で傾斜した面である。炭化珪素エピタキシャル膜の主表面の最大径は、150mm以上である。第1層の厚みは、0.5μm以上2μm以下である。第2層の厚みは、5μm以上30μm以下である。第1層が含むn型不純物の濃度は、1×1017cm-3以上1×1019cm-3以下である。第2層が含むn型不純物の濃度は、1×1015cm-3以上1×1016cm-3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 film. A silicon carbide epitaxial film is on a silicon carbide substrate. The polytype of the silicon carbide substrate and silicon carbide epitaxial film is 4H. The silicon carbide epitaxial film includes a first layer that is in contact with the silicon carbide substrate, and a second layer that is on the first layer and constitutes the main surface of the silicon carbide epitaxial film. The silicon carbide substrate, the first layer, and the second layer contain n-type impurities. The concentration of n-type impurities contained in the first layer is lower than the concentration of n-type impurities contained in the silicon carbide substrate, and higher than the concentration of n-type impurities contained in the second layer. The main surface of the silicon carbide substrate has basal plane dislocations having a first surface density. The main surface of the silicon carbide epitaxial film has basal plane dislocations having a second surface density lower than the first surface density. The value obtained by dividing the second areal density by the first areal density is 1/1000 or less. The main surface of the silicon carbide epitaxial film is a (000-1) plane or a plane inclined at an off-angle of 8° or less with respect to the (000-1) plane. The maximum diameter of the main surface of the silicon carbide epitaxial film is 150 mm or more. The thickness of the first layer is 0.5 μm or more and 2 μm or less. The thickness of the second layer is 5 μm or more and 30 μm or less. The concentration of n-type impurities contained in the first layer is 1×10 17 cm −3 or more and 1×10 19 cm −3 or less. The concentration of n-type impurities contained in the second layer is 1×10 15 cm −3 or more and 1×10 16 cm −3 or less.
[本開示の実施形態の概要]
まず本開示の実施形態の概要について説明する。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。[Summary of embodiments of the present disclosure]
First, an overview of an embodiment of the present disclosure will be described. In the crystallographic description of this specification, individual orientations are indicated by [], collective orientations are indicated by <>, individual planes are indicated by (), and collective planes are indicated by {}, respectively. A negative crystallographic index is usually expressed by placing a "-" (bar) above the number, but in this specification, a negative sign is placed in front of the number. Express the 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10と、炭化珪素エピタキシャル膜20とを備えている。炭化珪素エピタキシャル膜20は、炭化珪素基板10上にある。炭化珪素基板10および炭化珪素エピタキシャル膜20のポリタイプは、4Hである。炭化珪素エピタキシャル膜20は、炭化珪素基板10に接する第1層21と、第1層21上にありかつ炭化珪素エピタキシャル膜20の主表面14を構成する第2層22とを含んでいる。炭化珪素基板10と、第1層21と、第2層22とは、n型不純物を含んでいる。第1層21が含むn型不純物の濃度は、炭化珪素基板10が含むn型不純物の濃度より低く、かつ第2層22が含むn型不純物の濃度より高い。炭化珪素基板10の主表面12には、第1面密度を有する基底面転位1がある。炭化珪素エピタキシャル膜20の主表面14には、第1面密度よりも低い第2面密度を有する基底面転位1がある。第2面密度を、第1面密度で除した値は、1/1000以下である。炭化珪素エピタキシャル膜20の主表面14は、(000-1)面または(000-1)面に対して8°以下のオフ角で傾斜した面である。 (1) Silicon carbide
(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、第2面密度を、第1面密度で除した値は、1/2000以下であってもよい。 (2) In silicon carbide
(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膜20の主表面14の最大径111は、100mm以上であってもよい。 (3) In silicon carbide
(4)上記(3)に係る炭化珪素エピタキシャル基板において、炭化珪素エピタキシャル膜20の主表面14の最大径111は、150mm以上であってもよい。 (4) In the silicon carbide epitaxial substrate according to (3) above,
(5)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10と、炭化珪素エピタキシャル膜20とを備えている。炭化珪素エピタキシャル膜20は、炭化珪素基板10上にある。炭化珪素基板10および炭化珪素エピタキシャル膜20のポリタイプは、4Hである。炭化珪素エピタキシャル膜20は、炭化珪素基板10に接する第1層21と、第1層21上にありかつ炭化珪素エピタキシャル膜20の主表面14を構成する第2層22とを含んでいる。炭化珪素基板10と、第1層21と、第2層22とは、n型不純物を含んでいる。第1層21が含むn型不純物の濃度は、炭化珪素基板10が含むn型不純物の濃度より低く、かつ第2層22が含むn型不純物の濃度より高い。炭化珪素基板10の主表面12には、第1面密度を有する基底面転位1がある。炭化珪素エピタキシャル膜20の主表面14には、第1面密度よりも低い第2面密度を有する基底面転位1がある。第2面密度を、第1面密度で除した値は、1/1000以下である。炭化珪素エピタキシャル膜20の主表面14は、(000-1)面または(000-1)面に対して8°以下のオフ角で傾斜した面である。炭化珪素エピタキシャル膜20の主表面14は、(000-1)面または(000-1)面に対して8°以下のオフ角で傾斜した面である。炭化珪素エピタキシャル膜20の主表面14の最大径111は、150mm以上である。第1層21の厚みは、0.5μm以上2μm以下である。第2層22の厚みは、5μm以上30μm以下である。第1層21が含むn型不純物の濃度は、1×1017cm-3以上1×1019cm-3以下である。第2層22が含むn型不純物の濃度は、1×1015cm-3以上1×1016cm-3以下である。(5) Silicon carbide
(6)本開示に係る炭化珪素半導体装置300の製造方法は以下の工程を備えている。上記(1)~(5)のいずれか1項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板100が準備される。炭化珪素エピタキシャル基板100が加工される。 (6) A method for manufacturing silicon
[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。[Details of embodiments of the present disclosure]
Hereinafter, details of embodiments of the present disclosure will be described. In the following description, the same or corresponding elements are given the same reference numerals, and the same description will not be repeated.
(炭化珪素エピタキシャル基板)
図1および図2に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100は、炭化珪素基板10と、炭化珪素エピタキシャル膜20とを有している。炭化珪素エピタキシャル膜20は、炭化珪素基板10上にある。炭化珪素基板10は、第1主面11と、第1主面11と反対側の第1主表面12とを有する。炭化珪素エピタキシャル膜20は、第1主面11と接する。炭化珪素エピタキシャル膜20は、第1主面11と接する第3主面13と、第3主面13と反対側の第2主表面14とを有する。炭化珪素基板10および炭化珪素エピタキシャル膜20のポリタイプは、4Hである。図1に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板100には、第1方向101に延在する第1フラット16が設けられて入れてもよい。炭化珪素エピタキシャル基板100には、第2方向102に延在する第2フラット(図示せず)が設けられていてもよい。(Silicon carbide epitaxial substrate)
As shown in FIGS. 1 and 2, silicon
第2方向102は、たとえば<1-100>方向である。第1方向101は、第2主表面14に対して平行であり、かつ第2方向102に対して垂直な方向である。第1方向101は、たとえば<11-20>方向成分を含む方向である。図1に示されるように、第2主表面14の最大径111(直径)は、たとえば100mm以上である。最大径111は150mm以上でもよいし、200mm以上でもよいし、250mm以上でもよい。最大径111の上限は特に限定されない。最大径111は、たとえば300mm以下であってもよい。 The
炭化珪素基板10は、たとえば炭化珪素単結晶から構成される。炭化珪素基板10は、たとえば窒素(N)などのn型不純物を含んでいる。炭化珪素基板10の導電型は、たとえばn型である。第1主面11は、(000-1)面または(000-1)面に対して8°以下のオフ角で傾斜した面である。第1主面11が(000-1)面に対して傾斜している場合、第1主面11の傾斜方向は、たとえば<11-20>方向である。炭化珪素基板10の厚みは、たとえば350μm以上500μm以下である。
図2に示されるように、炭化珪素エピタキシャル膜20は、炭化珪素基板10の第1主面11上にある。炭化珪素エピタキシャル膜20は、エピタキシャル層である。炭化珪素エピタキシャル膜20は、第1主面11に接している。炭化珪素エピタキシャル膜20は、たとえば窒素などのn型不純物を含んでいる。炭化珪素エピタキシャル膜20の導電型は、たとえばn型である。第2主表面14は、カーボン面またはカーボン面に対して8°以下のオフ角θで傾斜した面である。言い換えれば、第2主表面14は、(000-1)面または(000-1)面に対して8°以下のオフ角θで傾斜した面である。オフ方向は、たとえば<11-20>方向である。なお、オフ方向は、<11-20>方向に限定されない。オフ方向は、たとえば<1-100>方向であってもよいし、<1-100>方向成分と<11-20>方向成分とを有する方向であってもよい。 As shown in FIG. 2 , silicon
オフ角θは、第2主表面14が(000-1)面に対して傾斜している角度である。オフ角θは、たとえば0°より大きく8°以下である。オフ角θは、1°以上であってもよいし、2°以上であってもよい。オフ角は、7°以下であってもよいし、6°以下であってもよい。 The off-angle θ is the angle at which the second
図2において破線で記載された面は、たとえば{0001}面である。第3方向103は、{0001}面に対して垂直な方向である。第3方向103は、たとえば[000-1]方向である。第4方向104は、第3方向103に対して垂直な方向である。第4方向104は、たとえば<11-20>方向である。第4方向104は、たとえばオフ方向である。第2主表面14の法線方向は、第5方向105である。第5方向は、たとえば[000-1]方向に対してオフ方向にオフ角θだけ傾斜した方向である。 The plane indicated by a broken line in FIG. 2 is, for example, a {0001} plane. The
図2に示されるように、炭化珪素エピタキシャル膜20は、第1層21と、第2層22とを含む。第1層は、たとえばバッファ層である。第2層22は、たとえばドリフト層である。第1層21は、第1主面11に接している。第1層21は、炭化珪素基板10と接している。第1層21は、第3主面13を構成する。第2層22は、第1層21上にある。第2層22は、第2主表面14を構成する。第1層21の厚みは、たとえば0.5μm以上2μm以下である。第1層21の厚みは、0.7μm以上であってもよいし、1.0μm以上であってもよい。第1層21の厚みは、1.8μm以下であってもよいし、1.5μm以下であってもよい。第2層22の厚みは、たとえば5μm以上30μm以下である。第2層22の厚みは、7μm以上であってもよいし、10μm以上であってもよい。第2層22の厚みは、25μm以下であってもよいし、20μm以下であってもよい。 As shown in FIG. 2, silicon
第1層21および第2層22の各々は、たとえば窒素などのn型不純物を含んでいる。第1層21が含むn型不純物の濃度は、たとえば1×1017cm-3以上1×1019cm-3以下である。第1層21が含むn型不純物の濃度は、3×1017cm-3以上であってもよいし、5×1017cm-3以上であってもよい。第1層21が含むn型不純物の濃度は、7×1018cm-3以下であってもよいし、5×1018cm-3以下であってもよい。第2層22が含むn型不純物の濃度は、たとえば1×1015cm-3以上1×1016cm-3以下である。第2層22が含むn型不純物の濃度は、2×10
15cm-3以上であってもよいし、3×1015cm-3以上であってもよい。第2層22が含むn型不純物の濃度は、9×1015cm-3以下であってもよいし、8×10
15cm-3以下であってもよい。 Each of the
第1層21が含むn型不純物の濃度は、炭化珪素基板10が含むn型不純物の濃度より低く、かつ第2層22が含むn型不純物の濃度より高い。n型不純物の濃度は、たとえば水銀プローブ方式のC-V測定装置により測定される。プローブの面積は、たとえば0.005cm2である。The concentration of n-type impurities contained in
図2に示されるように、炭化珪素基板10および炭化珪素エピタキシャル膜20は、基底面転位1を有している。基底面転位1は、たとえば第1主面11および第1主表面12の双方に露出している。基底面転位1は、{0001}面と平行な方向に延在している。基底面転位1は、たとえば第1基底面転位25と、第2基底面転位26と、第3基底面転位27とを有する。炭化珪素エピタキシャル膜20は、たとえば第2基底面転位26と、第3基底面転位27と、貫通刃状転位2とを有する。第3基底面転位27と、貫通刃状転位2とは、第2主表面14に露出している。貫通刃状転位2は、たとえば第1貫通刃状転位35と、第2貫通刃状転位36とを有する。第1貫通刃状転位35は、第1基底面転位25が転換して形成された転位である。同様に、第2貫通刃状転位36は、第2基底面転位26が転換して形成された転位である。貫通刃状転位2は、{0001}に対してほぼ垂直な第3方向103に沿って延在している。 As shown in FIG. 2,
基底面転位1が炭化珪素エピタキシャル基板100に存在すると、たとえば炭化珪素エピタキシャル基板100上に形成されるゲート絶縁膜の信頼性が劣化する。一方、貫通刃状転位2は、炭化珪素エピタキシャル基板に存在していても、炭化珪素エピタキシャル基板上に形成されるゲート絶縁膜の信頼性にはほとんど影響を与えない。そのため、炭化珪素基板10に存在する基底面転位1を貫通刃状転位2に転換し、炭化珪素エピタキシャル膜20における基底面転位1の数を低減することが望ましい。 If
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、炭化珪素基板10の第1主表面12には、第1面密度を有する基底面転位1がある。炭化珪素エピタキシャル膜20の第2主表面14には、第1面密度よりも低い第2面密度を有する基底面転位1がある。第2面密度を、第1面密度で除した値は、1/1000以下である。言い換えれば、基底面転位1から貫通刃状転位2に転換した割合(転換率)は、99.9%以上である。第2面密度を、第1面密度で除した値は、たとえば1/2000以下であってもよい。言い換えれば、基底面転位1から貫通刃状転位2に転換した割合(転換率)は、99.95%以上である。 In silicon
第2面密度は、たとえば10cm-2以下である。第2面密度は、たとえば6cm-2以下であってもよいし、2cm-2以下であってもよい。炭化珪素エピタキシャル膜20においては、基底面転位の面密度は低くなっているが、貫通刃状転位の面密度は高くなっている。炭化珪素エピタキシャル膜20の第2主表面14における貫通刃状転位の面密度は、たとえば3990cm-2より高くてもよい。第1面密度の下限は特に限定されないが、第1面密度はたとえば2000cm-2以上であってもよいし、2500cm-2以上であってもよい。第1面密度の上限は特に限定されないが、第1面密度はたとえば6000cm-2以下であってもよいし、5500cm-2以下であってもよい。The second surface density is, for example, 10 cm −2 or less. The second areal density may be, for example, 6 cm -2 or less, or 2 cm -2 or less. In silicon
(基底面転位の面密度の測定方法)
次に、基底面転位の面密度の測定方法について説明する。基底面転位の観察には、たとえば株式会社フォトンデザイン社製のフォトルミネッセンスイメージング装置(型番:PLIS-100)が用いられる。炭化珪素エピタキシャル基板の被測定領域に対して励起光が照射されると、被測定領域からフォトルミネッセンス光が観測される。励起光源としては、たとえば水銀キセノンランプが使用される。光源からの励起光は、313nmのバンドパスフィルターを通過した後、被測定領域に照射される。フォトルミネッセンス光は、たとえば750nmのローパスフィルタを通過した後、カメラ等の受光素子に到達する。以上のように、被測定領域のフォトルミネッセンス画像が撮影される。測定温度は、室温である。(Method for measuring surface density of basal plane dislocations)
Next, a method for measuring the areal density of basal plane dislocations will be explained. For observation of basal plane dislocations, for example, a photoluminescence imaging device (model number: PLIS-100) manufactured by Photon Design Co., Ltd. is used. When a region to be measured of a silicon carbide epitaxial substrate is irradiated with excitation light, photoluminescence light is observed from the region to be measured. For example, a mercury-xenon lamp is used as the excitation light source. The excitation light from the light source passes through a 313 nm bandpass filter and is then irradiated onto the region to be measured. The photoluminescence light passes through a low-pass filter of, for example, 750 nm, and then reaches a light receiving element such as a camera. As described above, a photoluminescence image of the measurement area is taken. The measurement temperature is room temperature.
たとえば炭化珪素エピタキシャル基板の主面(具体的には、第2主表面14または第1主表面12)と平行な方向に炭化珪素エピタキシャル基板を移動させながら、主面のフォトルミネッセンス画像が撮影される。これにより、主面の全領域におけるフォトルミネッセンス画像がマッピングされる。取得されたフォトルミネッセンス画像において基底面転位が特定され、当該基底面転位の合計数が計算される。基底面転位の合計数を全測定面積で除することにより、基底面転位の面密度が算出される。 For example, while moving the silicon carbide epitaxial substrate in a direction parallel to the main surface (specifically, second
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、第1主表面12は、(0001)面または(0001)面に対して8°以下のオフ角で傾斜した面である。第1主表面12における基底面転位の面密度の算出は、たとえば水酸化カリウム(KOH)融液を用いて発生させたピットを数えることにより行われてもよい。具体的には、第1主表面12がKOH融液を用いてエッチングされる。KOH融液の温度は、たとえば500℃以上550℃以下程度とする。エッチング時間は、たとえば5以上10分以下程度とする。エッチング後、ノルマルスキー微分干渉顕微鏡によって第1主表面12が観察される。基底面転位はKOH融液によりエッチングされてピットを形成する。ピットの合計数を全測定面積で除することにより、基底面転位の面密度が算出される。なお、貫通刃状転位も基底面転位と同様にピットを形成する。貫通刃状転位に由来するピットと、基底面転位に由来するピットとは、以下のように区別する。丸みを帯びた六角形状のピットが貫通刃状転位に由来するものであり、楕円形状のピットが基底面転位に由来するものである。 In silicon
(炭化珪素エピタキシャル基板の製造装置)
次に、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造装置200の構成について説明する。(Silicon carbide epitaxial substrate manufacturing equipment)
Next, the configuration of
図3に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板100の製造装置200は、たとえばホットウォール方式の横型CVD(Chemical Vapor Deposition)装置である。製造装置200は、反応室201と、発熱体203、石英管204、断熱材205、誘導加熱コイル206とを主に有している。 As shown in FIG. 3, a
発熱体203は、たとえば筒状の形状を有しており、内部に反応室201を形成している。発熱体203は、たとえば黒鉛製である。断熱材205は、発熱体203の外周を取り囲んでいる。断熱材205は、石英管204の内周面に接するように石英管204の内部に設けられている。誘導加熱コイル206は、たとえば石英管204の外周面に沿って巻回されている。誘導加熱コイル206は、外部電源(図示せず)により、交流電流が供給可能に構成されている。これにより、発熱体203が誘導加熱される。結果として、反応室201が発熱体203により加熱される。 The
反応室201は、発熱体203に取り囲まれて形成された空間である。反応室201内には、炭化珪素基板10が配置される。反応室201は、炭化珪素基板10を加熱可能に構成されている。反応室201には、炭化珪素基板10を保持するサセプタ210が設けられている。サセプタ210は、回転軸212の周りを自転可能に構成されている。 The
製造装置200は、ガス導入口207およびガス排気口208を有している。ガス排気口208は、排気ポンプ(図示せず)に接続されている。図6中の矢印は、ガスの流れを示している。ガスは、ガス導入口207から反応室201に導入され、ガス排気口208から排気される。反応室201内の圧力は、ガスの供給量と、ガスの排気量とのバランスによって調整される。 The
製造装置200は、たとえば、シランと、アンモニアと、水素と、プロパンとを含む混合ガスを、反応室201に供給可能に構成されたガス供給部(図示せず)を有している。具体的には、ガス供給部は、プロパンガスを供給可能なガスボンベと、水素ガスを供給可能なガスボンベと、シランガスを供給可能なガスボンベと、アンモニアガスを供給可能なガスボンベとを有していてもよい。 The
反応室201の軸方向において、誘導加熱コイル206の巻き密度を変化させてもよい。巻き密度[回/m]とは、装置の軸方向の単位長さあたりのコイルの周回数である。たとえば、上流側でアンモニアを効果的に熱分解させるために、上流側の誘導加熱コイル206の巻き密度は、下流側の誘導加熱コイル206の巻き密度よりも高くてもよい。 The winding density of the
(炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法)
次に、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について説明する。(Method for manufacturing silicon carbide epitaxial substrate)
Next, a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to this embodiment will be described.
まず、炭化珪素単結晶基板準備工程(S11:図4)が実施される。たとえば昇華法により、ポリタイプ4Hの炭化珪素単結晶が製造される。次に、たとえばワイヤーソーによって、炭化珪素単結晶をスライスすることにより、炭化珪素基板10が準備される。炭化珪素基板10は、たとえば窒素などのn型不純物を含んでいる。炭化珪素基板10の導電型は、たとえばn型である。 First, a silicon carbide single crystal substrate preparation step (S11: FIG. 4) is performed. For example, a silicon carbide single crystal of polytype 4H is produced by a sublimation method. Next,
図5に示されるように、炭化珪素基板10は、第1主面11と、第1主面11の反対側にある第1主表面12とを有する。第1主面11は、たとえば(000-1)面に対してオフ角θだけオフ方向に傾斜した面である。オフ方向は、たとえば<11-20>方向である。炭化珪素基板10の第1主面11の最大径は、たとえば100mm以上である。炭化珪素基板10には、たとえば複数の基底面転位1が存在する。基底面転位1は、{0001}面と平行な方向に延在している。基底面転位1は、たとえば第1基底面転位25と、第2基底面転位26と、第3基底面転位27とを有する。 As shown in FIG. 5 ,
次に、炭化珪素基板10が反応室201内においてサセプタ210上に配置される(図3参照)。炭化珪素基板10は、大気圧の状態で反応室201内に配置される(時点T0)。次に、反応室201内が減圧される。図7に示されるように、時点T1から時点T2にかけて、反応室201内の圧力が大気圧から1×10-4Pa程度に低減される。Next,
次に、昇温工程が実施される。時点T2から時点T3にかけて、反応室201内の圧力が1×10-4Pa程度の状態で、炭化珪素基板10の温度が室温から1100℃程度まで上昇する。次に、時点T3から時点T4にかけて、炭化珪素基板10の温度が1100℃で一定時間維持される。時点T4から時点T5にかけて、炭化珪素基板10の温度が1100℃から1630℃まで上昇する。時点T4において、反応室201内に水素(H2)ガスが導入される。水素ガスの流量は、たとえば100slmである。反応室201内の圧力は、たとえば10kPa程度である。これにより、水素エッチング工程が実施される。時点T5から時点T6にかけて、炭化珪素基板10の温度が1630℃に維持された状態で、炭化珪素基板10の表面が水素ガスによってエッチングされる。Next, a temperature raising step is performed. From time T2 to time T3, the temperature of
次に、バッファ層形成工程(S12:図4)が実施される。具体的には、反応室201に、原料ガス、ドーパントガスおよびキャリアガスが供給される。たとえば、反応室201に、シラン(SiH4)とプロパン(C3H8)とアンモニア(NH3)と水素とを含む混合ガスが供給される。図7に示されるように、時点T6から時点T7までの間、炭化珪素基板10は1630℃程度で維持される。反応室201において、それぞれのガスが熱分解されることで、炭化珪素基板10上にバッファ層21が形成される(図6参照)。バッファ層21を形成する工程において、サセプタ210は回転軸212の周りを自転していてもよい。炭化珪素基板10は回転軸212の周りを公転していてもよい(図3参照)。Next, a buffer layer forming step (S12: FIG. 4) is performed. Specifically, a raw material gas, a dopant gas, and a carrier gas are supplied to the
バッファ層を形成する工程においては、成長速度がたとえば5μm/hとなるように、シランおよびプロパンの流量が調整される。具体的には、シランガスの流量がたとえば46sccmとなるように調整される。プロパンガスの流量がたとえば29sccmとなるように調整される。アンモニアガスの流量がたとえば1.5sccmとなるように調整される。水素ガスの流量が100slmとなるように調整される。バッファ層21の厚みは、たとえば1μmである。反応室201の圧力は、たとえば10kPaである。C/Si比は、たとえば1.9である。 In the step of forming the buffer layer, the flow rates of silane and propane are adjusted so that the growth rate is, for example, 5 μm/h. Specifically, the flow rate of silane gas is adjusted to, for example, 46 sccm. The flow rate of propane gas is adjusted to, for example, 29 sccm. The flow rate of ammonia gas is adjusted to, for example, 1.5 sccm. The flow rate of hydrogen gas is adjusted to 100 slm. The thickness of the
図6に示されるように、炭化珪素基板10に存在していた複数の基底面転位1の一部が貫通刃状転位に転換される。たとえば、第1基底面転位25は、第1貫通刃状転位35に転換される。たとえば、第2基底面転位26および第3基底面転位27は、貫通刃状転位に転換されず、基底面転位としてバッファ層21内を伝搬する。 As shown in FIG. 6, some of the plurality of
次に、ドリフト層形成工程(S13:図4)が実施される。具体的には、反応室201に、シランとプロパンとアンモニアと水素とを含む混合ガスが供給される。時点T6から時点T7までの間、炭化珪素基板10は1630℃で維持される。反応室201において、それぞれのガスが熱分解され、バッファ層21上にドリフト層22が形成される(図2参照)。ドリフト層22を形成する工程において、サセプタ210は回転軸212の周りを自転していてもよい。炭化珪素基板10は回転軸212の周りを公転していてもよい(図3参照)。 Next, a drift layer forming step (S13: FIG. 4) is performed. Specifically, a mixed gas containing silane, propane, ammonia, and hydrogen is supplied to the
ドリフト層を形成する工程においては、成長速度がたとえば25μm/hとなるように、シランおよびプロパンの流量が調整される。具体的には、シランガスの流量がたとえば115sccmとなるように調整される。プロパンガスの流量がたとえば57.6sccmとなるように調整される。アンモニアガスの流量がたとえば2.5×10-2sccmとなるように調整される。水素ガスの流量が100slmとなるように調整される。ドリフト層22の厚みは、たとえば10μmである。反応室201の圧力は、たとえば10kPaである。C/Si比は、たとえば1.5である。以上のように、炭化珪素エピタキシャル膜のドリフト層22の成長速度を25μm/h程度に高くすることにより、基底面転位が貫通刃状転位に転換する割合(転換率)を向上することができる。In the step of forming the drift layer, the flow rates of silane and propane are adjusted so that the growth rate is, for example, 25 μm/h. Specifically, the flow rate of silane gas is adjusted to, for example, 115 sccm. The flow rate of propane gas is adjusted to, for example, 57.6 sccm. The flow rate of ammonia gas is adjusted to, for example, 2.5×10 −2 sccm. The flow rate of hydrogen gas is adjusted to 100 slm. The thickness of the
次に、冷却工程が行われる。図7に示されるように、時点T8から時点T9にかけて、炭化珪素基板10の温度が1630℃から室温まで低減される。時点T9において、反応室201に導入される水素の供給が停止され、反応室201の圧力は大気圧に戻る。以上のように、炭化珪素エピタキシャル基板100が製造される。 Next, a cooling step is performed. As shown in FIG. 7, the temperature of
(炭化珪素半導体装置の製造方法)
次に、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置300の製造方法について説明する。(Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device)
Next, a method for manufacturing silicon
本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、エピタキシャル基板準備工程(S10:図8)と、基板加工工程(S20:図8)とを主に有する。 The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to this embodiment mainly includes an epitaxial substrate preparation step (S10: FIG. 8) and a substrate processing step (S20: FIG. 8).
まず、エピタキシャル基板準備工程(S10:図8)が実施される。具体的には、前述した炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によって、炭化珪素エピタキシャル基板100が準備される(図2参照)。 First, an epitaxial substrate preparation step (S10: FIG. 8) is performed. Specifically, silicon
次に、基板加工工程(S20:図8)が実施される。具体的には、炭化珪素エピタキシャル基板を加工することにより、炭化珪素半導体装置が製造される。「加工」には、たとえば、イオン注入、熱処理、エッチング、酸化膜形成、電極形成、ダイシング等の各種加工が含まれる。すなわち基板加工ステップは、イオン注入、熱処理、エッチング、酸化膜形成、電極形成およびダイシングのうち、少なくともいずれかの加工を含むものであってもよい。 Next, a substrate processing step (S20: FIG. 8) is performed. Specifically, a silicon carbide semiconductor device is manufactured by processing a silicon carbide epitaxial substrate. "Processing" includes various processing such as ion implantation, heat treatment, etching, oxide film formation, electrode formation, and dicing. That is, the substrate processing step may include at least one of ion implantation, heat treatment, etching, oxide film formation, electrode formation, and dicing.
以下では、炭化珪素半導体装置の一例としてのMOSFETの製造方法を説明する。基板加工工程(S20:図8)は、たとえばイオン注入工程(S21:図8)、酸化膜形成工程(S22:図8)、電極形成工程(S23:図8)およびダイシング工程(S24:図8)を含む。 Below, a method for manufacturing a MOSFET as an example of a silicon carbide semiconductor device will be described. The substrate processing step (S20: FIG. 8) includes, for example, an ion implantation step (S21: FIG. 8), an oxide film formation step (S22: FIG. 8), an electrode formation step (S23: FIG. 8), and a dicing step (S24: FIG. 8). )including.
まず、イオン注入工程(S21:図8)が実施される。開口部を有するマスク(図示せず)が形成された第2主表面14に対して、たとえばアルミニウム(Al)等のp型不純物が注入される。これにより、p型の導電型を有するボディ領域132が形成される。次に、ボディ領域132内の所定位置に、たとえばリン(P)等のn型不純物が注入される。これにより、n型の導電型を有するソース領域133が形成される。次に、アルミニウム等のp型不純物がソース領域133内の所定位置に注入される。これにより、p型の導電型を有するコンタクト領域134が形成される(図9参照)。 First, an ion implantation step (S21: FIG. 8) is performed. A p-type impurity such as aluminum (Al) is implanted into the second
炭化珪素エピタキシャル膜20の第2層22において、ボディ領域132、ソース領域133およびコンタクト領域134以外の部分は、ドリフト領域131となる。ソース領域133は、ボディ領域132によってドリフト領域131から隔てられている。イオン注入は、炭化珪素エピタキシャル基板100を300℃以上600℃以下程度に加熱して行われてもよい。イオン注入の後、炭化珪素エピタキシャル基板100に対して活性化アニールが行われる。活性化アニールにより、炭化珪素エピタキシャル膜20に注入された不純物が活性化し、各領域においてキャリアが生成される。活性化アニールの雰囲気は、たとえばアルゴン(Ar)雰囲気である。活性化アニールの温度は、たとえば1800℃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。 In
次に、酸化膜形成工程(S22:図8)が実施される。たとえば炭化珪素エピタキシャル基板100が酸素を含む雰囲気中において加熱されることにより、第2主表面14上に酸化膜136が形成される(図10参照)。酸化膜136は、たとえば二酸化珪素等から構成される。酸化膜136は、ゲート絶縁膜として機能する。熱酸化処理の温度は、たとえば1300℃程度である。熱酸化処理の時間は、たとえば30分程度である。 Next, an oxide film forming step (S22: FIG. 8) is performed. For example, by heating silicon
酸化膜136が形成された後、さらに窒素雰囲気中で熱処理が行なわれてもよい。たとえば、一酸化窒素の雰囲気中、1100℃程度で1時間程度、熱処理が実施される。さらにその後、アルゴン雰囲気中で熱処理が行なわれる。たとえば、アルゴン雰囲気中、1100℃以上1500℃以下程度で、1時間程度、熱処理が行われる。 After the
次に、電極形成工程(S23:図8)が実施される。具体的には、ゲート電極141は、酸化膜136上に形成される。ゲート電極141は、たとえばCVD法により形成される。ゲート電極141は、たとえば導電性を有するポリシリコン等から構成される。ゲート電極141は、ソース領域133およびボディ領域132に対面する位置に形成される。 Next, an electrode forming step (S23: FIG. 8) is performed. Specifically,
次に、ゲート電極141を覆う層間絶縁膜137が形成される。層間絶縁膜137は、たとえばCVD法により形成される。層間絶縁膜137は、たとえば二酸化珪素等から構成される。層間絶縁膜137は、ゲート電極141と酸化膜136とに接するように形成される。次に、酸化膜136および層間絶縁膜137の一部がエッチングによって除去される。これにより、ソース領域133およびコンタクト領域134が、酸化膜136から露出する。 Next, an
次に、たとえばスパッタリング法により当該露出部にソース電極142が形成される。ソース電極142は、たとえばチタン、アルミニウムおよびシリコン等から構成される。ソース電極142が形成された後、ソース電極142と炭化珪素エピタキシャル基板100が、たとえば900℃以上1100℃以下程度の温度で加熱される。これにより、ソース電極142と炭化珪素エピタキシャル基板100とがオーミック接触するようになる。次に、ソース電極142に接するように、配線層138が形成される。配線層138は、たとえばアルミニウムを含む材料から構成される。次に、第3主面13にドレイン電極143が形成される。ドレイン電極143は、たとえばニッケルおよびシリコンを含む合金(たとえばNiSi等)から構成される。 Next, the
次に、ダイシング工程(S24:図8)が実施される。たとえば炭化珪素エピタキシャル基板100がダイシングラインに沿ってダイシングされることにより、炭化珪素エピタキシャル基板100が複数の半導体チップに分割される。以上より、炭化珪素半導体装置300が製造される(図11参照)。 Next, a dicing step (S24: FIG. 8) is performed. For example, by dicing silicon
なお上記において、MOSFETを例示して、本開示に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を説明したが、本開示に係る製造方法はこれに限定されない。本開示に係る製造方法は、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、SBD(Schottky Barrier Diode)、サイリスタ、GTO(Gate Turn Off thyristor)、PiNダイオード等の炭化珪素半導体装置に適用可能である。 Note that although the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present disclosure has been described above by exemplifying a MOSFET, the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present disclosure is not limited thereto. The manufacturing method according to the present disclosure is applicable to silicon carbide such as IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), SBD (Schottky Barrier Diode), thyristor, GTO (Gate Turn Off thyristor), PiN diode, etc. It is applicable to elementary semiconductor devices.
次に、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法の作用効果について説明する。 Next, the effects of the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate and a silicon carbide semiconductor device according to this embodiment will be described.
基底面転位1が炭化珪素エピタキシャル基板100に存在すると、通電時に基底面転位1が拡張して積層欠陥になる場合がある。その場合、たとえば炭化珪素エピタキシャル基板100上に形成されるゲート絶縁膜がダメージを受け、炭化珪素半導体装置300の耐圧の低下を引き起こすおそれがある。結果として、炭化珪素半導体装置300の信頼性が低下する場合がある。一方、貫通刃状転位2は、炭化珪素エピタキシャル基板100に存在していても、炭化珪素半導体装置300の信頼性にはほとんど影響を与えない。そのため、炭化珪素半導体装置300の信頼性を高めるためには、基底面転位1を貫通刃状転位2に転換して、基底面転位1の数を低減することが望ましい。またシリコン面と比較して、カーボン面上の基底面転位1を低減することは困難であった。 If
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、第2主表面14における基底面転位1の面密度(第2面密度)を、第1主表面12における基底面転位1の面密度(第1面密度)で除した値は、1/1000以下である。また第2主表面14は、カーボン面またはカーボン面に対して8°以下のオフ角で傾斜した面である。つまり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、炭化珪素基板10における基底面転位1の大部分を貫通転位に転換することにより、炭化珪素エピタキシャル膜20の第2主表面14における基底面転位1を低減することができる。そのため、カーボン面またはカーボン面に対して8°以下のオフ角で傾斜した第2主表面14を有する炭化珪素エピタキシャル基板100を含む炭化珪素半導体装置300の信頼性を向上することができる。 According to silicon
次に、実施例について説明する。まず、サンプル1および2に係る炭化珪素基板が準備された。サンプル1および2に係る炭化珪素基板の主面における基底面転位(BPD)は、4000cm-2であった。サンプル1および2に係る炭化珪素基板の主面の最大径は、150mmであった。次に、サンプル1および2に係る炭化珪素基板上に炭化珪素エピタキシャル膜を成長させた。Next, examples will be described. First, silicon carbide substrates according to
サンプル1に係る炭化珪素基板に対しては、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を用いて、炭化珪素エピタキシャル膜を形成した。つまり、サンプル1に係る炭化珪素基板に対しては、図7で示した温度プロファイルを用いて、炭化珪素エピタキシャル膜を形成した。具体的には、バッファ層の成長速度を5μm/hとした。ドリフト層の成長速度を25μm/hとした。バッファ層の厚みを1μmとした。バッファ層のキャリア濃度を1×1018cm-3とした。ドリフト層の厚みを10μmとした。ドリフト層のキャリア濃度を7×1015cm-3とした。A silicon carbide epitaxial film was formed on the silicon carbide substrate according to
サンプル2に係る炭化珪素基板に対しては、図12で示した温度プロファイルを用いて、炭化珪素エピタキシャル膜を形成した。具体的には、バッファ層の成長速度を5μm/hとした。ドリフト層の成長速度を10μm/hとした。バッファ層の厚みを1μmとした。バッファ層のキャリア濃度を1×1018cm-3とした。ドリフト層の厚みを10μmとした。ドリフト層のキャリア濃度を7×1015cm-3とした。A silicon carbide epitaxial film was formed on the silicon carbide substrate of
サンプル2に係る炭化珪素基板の製造方法は、ドリフト層形成工程においてサンプル1に係る炭化珪素基板の製造方法と異なっており、その他の工程においてはサンプル1に係る炭化珪素基板の製造方法と同様である。サンプル2に係る炭化珪素基板のドリフト層形成工程においては、シランガスの流量がたとえば69sccmとなるように調整された。プロパンガスの流量がたとえば43.5sccmとなるように調整された。アンモニアガスの流量がたとえば1.0×10-2sccmとなるように調整された。C/Si比は、1.9であった。The method for manufacturing the silicon carbide substrate according to
以上のように、サンプル1および2に係る炭化珪素エピタキシャル基板が製造された。次に、サンプル1および2に係る炭化珪素エピタキシャル基板の第1主表面12および第2主表面14における基底面転位の面密度が測定された。基底面転位の面密度は、前述の測定方法を用いて測定された。 As described above, silicon carbide epitaxial substrates according to
表1は、炭化珪素基板の第1主表面12の基底面転位(BPD)の面密度(第1面密度)と、炭化珪素エピタキシャル膜の第2主表面14の基底面転位(BPD)の面密度(第2面密度)と、第2面密度を第1面密度で除した値と、基底面転位から貫通刃状転位への転換率とを示している。表1に示されるように、サンプル1および2に係る炭化珪素基板エピタキシャル基板の第2主表面14における基底面転位の面密度を、第1主表面12における基底面転位の面密度で除した値は、それぞれ0.0005および0.01045であった。またサンプル1および2に係る炭化珪素基板エピタキシャル基板において、第1面密度から第2面密度を引いた値を第1面密度で除した値として求められる転換率は、それぞれ99.95%および98.955%であった。 Table 1 shows the surface density of basal plane dislocations (BPD) on the first
以上の結果より、図7の製造条件を用いて炭化珪素エピタキシャル基板を製造する場合は、図12の製造条件を用いて炭化珪素エピタキシャル基板を製造する場合よりも、基底面転位を貫通刃状転位に転換する割合を高め、結果として、炭化珪素エピタキシャル膜における基底面転位の面密度を低減可能であることが確認された。 From the above results, when manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate using the manufacturing conditions shown in FIG. It was confirmed that it is possible to increase the rate of conversion to , and as a result, reduce the areal density of basal plane dislocations in the silicon carbide epitaxial film.
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実施形態ではなく請求の範囲によって示され、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 herein are illustrative in all respects and should not be considered restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the embodiments described above, and it is intended that equivalent meanings to the claims and all changes within the scope are included.
1 基底面転位、2 貫通刃状転位、10 炭化珪素基板、11 第1主面、12 第1主表面、13 第3主面、14 第2主表面、16 第1フラット、20 炭化珪素エピタキシャル膜、21 第1層(バッファ層)、22 第2層(ドリフト層)、25 第1基底面転位、26 第2基底面転位、27 第3基底面転位、35 第1貫通刃状転位、36 第2貫通刃状転位、100 炭化珪素エピタキシャル基板、101 第1方向、102 第2方向、103 第3方向、104 第4方向、105 第5方向、111 最大径、131 ドリフト領域、132 ボディ領域、133 ソース領域、134 コンタクト領域、136 酸化膜、137 層間絶縁膜、138 配線層、141 ゲート電極、142 ソース電極、143 ドレイン電極、200 製造装置、201 反応室、203 発熱体、204 石英管、205 断熱材、206 誘導加熱コイル、207 ガス導入口、208 ガス排気口、210 サセプタ、212 回転軸、300 炭化珪素半導体装置。1 basal plane dislocation, 2 threading edge dislocation, 10 silicon carbide substrate, 11 first main surface, 12 first main surface, 13 third main surface, 14 second main surface, 16 first flat, 20 silicon carbide epitaxial film , 21 first layer (buffer layer), 22 second layer (drift layer), 25 first basal plane dislocation, 26 second basal plane dislocation, 27 third basal plane dislocation, 35 first threading edge dislocation, 36th 2 threading edge dislocation, 100 silicon carbide epitaxial substrate, 101 first direction, 102 second direction, 103 third direction, 104 fourth direction, 105 fifth direction, 111 maximum diameter, 131 drift region, 132 body region, 133 source region, 134 contact region, 136 oxide film, 137 interlayer insulating film, 138 wiring layer, 141 gate electrode, 142 source electrode, 143 drain electrode, 200 manufacturing equipment, 201 reaction chamber, 203 heating element, 204 quartz tube, 205 heat insulation material, 206 induction heating coil, 207 gas inlet, 208 gas exhaust port, 210 susceptor, 212 rotating shaft, 300 silicon carbide semiconductor device.
Claims (4)
前記炭化珪素基板上にある炭化珪素エピタキシャル膜とを備え、
前記炭化珪素基板および前記炭化珪素エピタキシャル膜のポリタイプは、4Hであり、
前記炭化珪素エピタキシャル膜は、前記炭化珪素基板と接する第1層と、前記第1層上にありかつ前記炭化珪素エピタキシャル膜の主表面を構成する第2層とを含み、
前記炭化珪素基板と、前記第1層と、前記第2層とは、n型不純物を含み、
前記第1層には、p型不純物がイオン注入されておらず、
前記第1層が含むn型不純物の濃度は、前記炭化珪素基板が含むn型不純物の濃度より低く、かつ前記第2層が含むn型不純物の濃度より高く、
前記炭化珪素基板の主表面には、第1面密度を有する基底面転位があり、
前記炭化珪素エピタキシャル膜の主表面には、前記第1面密度よりも低い第2面密度を有する基底面転位があり、
前記炭化珪素エピタキシャル膜は、基底面転位が転換して形成された貫通刃状転位を含み、
前記第2面密度を、前記第1面密度で除した値は、1/1000以下であり、
前記炭化珪素エピタキシャル膜の主表面は、(000-1)面または(000-1)面に対して8°以下のオフ角で傾斜した面であり、
前記炭化珪素エピタキシャル膜の主表面の最大径は、150mm以上であり、
前記第1層の厚みは、0.5μm以上2μm以下であり、
前記第2層の厚みは、5μm以上30μm以下であり、
前記第1層が含むn型不純物の濃度は、1×1017cm-3以上1×1019cm-3以下であり、
前記第2層が含むn型不純物の濃度は、1×1015cm-3以上1×1016cm-3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 film on the silicon carbide substrate,
The polytype of the silicon carbide substrate and the silicon carbide epitaxial film is 4H,
The silicon carbide epitaxial film includes a first layer in contact with the silicon carbide substrate, and a second layer on the first layer and forming a main surface of the silicon carbide epitaxial film,
The silicon carbide substrate, the first layer, and the second layer contain n-type impurities,
No p-type impurity is ion-implanted into the first layer,
The concentration of n-type impurities contained in the first layer is lower than the concentration of n-type impurities contained in the silicon carbide substrate, and higher than the concentration of n-type impurities contained in the second layer,
The main surface of the silicon carbide substrate has basal plane dislocations having a first surface density,
The main surface of the silicon carbide epitaxial film has basal plane dislocations having a second surface density lower than the first surface density,
The silicon carbide epitaxial film includes threading edge dislocations formed by conversion of basal plane dislocations,
The value obtained by dividing the second areal density by the first areal density is 1/1000 or less,
The main surface of the silicon carbide epitaxial film is a (000-1) plane or a plane inclined at an off angle of 8° or less with respect to the (000-1) plane,
The maximum diameter of the main surface of the silicon carbide epitaxial film is 150 mm or more,
The thickness of the first layer is 0.5 μm or more and 2 μm or less,
The thickness of the second layer is 5 μm or more and 30 μm or less,
The concentration of n-type impurities contained in the first layer is 1×10 17 cm −3 or more and 1×10 19 cm −3 or less,
A silicon carbide epitaxial substrate, wherein the second layer has an n-type impurity concentration of 1×10 15 cm −3 or more and 1×10 16 cm −3 or less.
前記炭化珪素エピタキシャル基板を加工する工程と、を備える、炭化珪素半導体装置の製造方法。 A step of preparing a silicon carbide epitaxial substrate according to any one of claims 1 to 3;
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising the step of processing the silicon carbide epitaxial substrate.
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