JPH10125905A - Semiconductor substrate, and method for correcting warping of semiconductor substrate - Google Patents

Semiconductor substrate, and method for correcting warping of semiconductor substrate

Info

Publication number
JPH10125905A
JPH10125905A JP27513396A JP27513396A JPH10125905A JP H10125905 A JPH10125905 A JP H10125905A JP 27513396 A JP27513396 A JP 27513396A JP 27513396 A JP27513396 A JP 27513396A JP H10125905 A JPH10125905 A JP H10125905A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
epitaxial layer
silicon carbide
substrate
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27513396A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Kito
泰男 木藤
Eiji Kitaoka
英二 北岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP27513396A priority Critical patent/JPH10125905A/en
Priority to US08/951,646 priority patent/US5952679A/en
Publication of JPH10125905A publication Critical patent/JPH10125905A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the warping of a semiconductor substrate having an epitaxial layer by forming grooves on the surface of the epitaxial layer and carrying out heat-treating to correct the substrate from warping. SOLUTION: Grooves 4 of 30μm wide, 5μm deep are cut into the surface of an SiC substrate by the photolithography in the orientations <11-00> and <112-0> in a shape of a grid with spacings of 5mm. Then the substrate is set in a heater to heat-treat it in an Ar atmosphere at 1500 deg.C for 10min to relax the internal stress caused at the time of forming of epitaxial layers 2, 3, and the grooves serve for correcting the warping of the substrate. After correction of the SiC substrate, a MOSFET is formed as a semiconductor element on this substrate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体層上にエピ
タキシャル層が形成された炭化珪素基板等の半導体基板
であって、そりが矯正された半導体基板およびそのそり
矯正方法に関し、さらにそりが矯正された炭化珪素基板
を用いて炭化珪素半導体装置を製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor substrate such as a silicon carbide substrate having an epitaxial layer formed on a semiconductor layer, the semiconductor substrate having a corrected warp, and a method for correcting the warp. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device using a manufactured silicon carbide substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、炭化珪素(以下、SiCという)
半導体装置をトレンチゲート型のSiCパワーMOSF
ETに用いたものが、特開平7−326755号公報、
あるいは特開平8−70124号公報に開示されてい
る。このSiCパワーMOSFETは、低オン抵抗、高
耐圧等の優れた特性を有するものである。図13に、そ
の断面構成を示す。
2. Description of the Related Art Conventionally, silicon carbide (hereinafter referred to as SiC) has been used.
Semiconductor device is trench gate type SiC power MOSF
The one used for ET is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-326755,
Alternatively, it is disclosed in JP-A-8-70124. This SiC power MOSFET has excellent characteristics such as low on-resistance and high withstand voltage. FIG. 13 shows a sectional configuration thereof.

【0003】表面の面方位が(0001−)カーボン面
である六方晶系のn+ 型単結晶SiCの半導体基板(低
抵抗半導体層)1上に、n- 型エピタキシャル層(高抵
抗層)2とp型エピタキシャル層3が順次積層されて、
SiC基板100を構成している。p型エピタキシャル
層3内には、半導体領域としてのn+ ソース領域5が形
成されており、このn+ ソース領域5とp型エピタキシ
ャル層3を貫通してn- 型エピタキシャル層2に達する
トレンチ6が形成されている。トレンチ6内には、ゲー
ト熱酸化膜7が形成され、その上にゲート電極層8(8
a、8b)が形成されている。さらに、層間絶縁膜9、
+ ソース領域5の表面、およびp型エピタキシャル層
3の表面には、第1の電極層としてのソース電極層10
が形成され、半導体基板1の裏面には、第2の電極層と
してのドレイン電極層11が形成されている。
An n -- type epitaxial layer (high-resistance layer) 2 is provided on a hexagonal n + -type single-crystal SiC semiconductor substrate (low-resistance semiconductor layer) 1 having a (0001-) carbon plane. And a p-type epitaxial layer 3 are sequentially stacked,
The SiC substrate 100 is configured. An n + source region 5 as a semiconductor region is formed in the p-type epitaxial layer 3, and a trench 6 penetrating through the n + source region 5 and the p-type epitaxial layer 3 to reach the n -type epitaxial layer 2 Are formed. A gate thermal oxide film 7 is formed in the trench 6, and a gate electrode layer 8 (8
a, 8b) are formed. Further, an interlayer insulating film 9,
On the surface of the n + source region 5 and the surface of the p-type epitaxial layer 3, a source electrode layer 10 as a first electrode layer is provided.
Is formed, and a drain electrode layer 11 as a second electrode layer is formed on the back surface of the semiconductor substrate 1.

【0004】上記構成において、トレンチ6の側面6a
でのp型エピタキシャル層3の表面がチャネルとなって
おり、ゲート電極8に正電圧が印加されてチャネルが形
成されると、ソース・ドレイン間に電流が流れる。
In the above configuration, the side surface 6a of the trench 6
The surface of the p-type epitaxial layer 3 is a channel, and when a positive voltage is applied to the gate electrode 8 to form a channel, a current flows between the source and the drain.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
基板上に薄膜のエピタキシャル層(エピタキシャル成長
膜)を堆積形成すると、エピタキシャル層形成時に生じ
た内部応力により基板にそりが生じる。このようなそり
により、半導体素子を製造する場合のマスク合わせにず
れが生じる。特に、半導体基板のサイズが大口径化する
に従ってそりの問題が顕著になる。本発明者らの実験に
よれば、SiC基板100において、その直径を1イン
チ以上にしたとき、SiC基板100のそりによるマス
ク合わせずれの問題が顕著になった。
However, when a thin epitaxial layer (epitaxially grown film) is deposited and formed on a semiconductor substrate, the substrate is warped due to internal stress generated during the formation of the epitaxial layer. Such a warp causes a shift in mask alignment when manufacturing a semiconductor element. In particular, as the size of the semiconductor substrate increases, the problem of warpage becomes more pronounced. According to the experiments by the present inventors, when the diameter of the SiC substrate 100 is set to 1 inch or more, the problem of mask misalignment due to the warp of the SiC substrate 100 becomes significant.

【0006】本発明は上記問題に鑑みたもので、エピタ
キシャル層を有する半導体基板のそりを低減すことを目
的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to reduce warpage of a semiconductor substrate having an epitaxial layer.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明においては、半導体層上にエ
ピタキシャル層が形成され、半導体素子が形成される前
の状態の半導体基板であって、エピタキシャル層の表面
に溝が形成され、熱処理によってそりが矯正されている
ことを特徴としている。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate in which an epitaxial layer is formed on a semiconductor layer and before a semiconductor element is formed. A groove is formed on the surface of the epitaxial layer, and the warp is corrected by a heat treatment.

【0008】溝形成後の熱処理によってエピタキシャル
層の形成時に生じた内部応力が緩和されるため、そりが
矯正された半導体基板を得ることができる。この場合、
請求項2に記載のように、溝を複数形成すれば、そり矯
正の効果を大きくすることができる。また、請求項3に
記載の発明においては、表面の面方位が略(0001
−)カーボン面であるSiC基板に適用し、そりが矯正
されたSiC基板を得ることができる。
[0008] Since the internal stress generated during the formation of the epitaxial layer is reduced by the heat treatment after the formation of the groove, a semiconductor substrate in which the warp has been corrected can be obtained. in this case,
If a plurality of grooves are formed as described in claim 2, the effect of the warp correction can be increased. In the third aspect, the plane orientation of the surface is substantially (0001).
-) By applying the present invention to a SiC substrate having a carbon surface, a warped SiC substrate can be obtained.

【0009】この場合、請求項4に記載の発明のよう
に、<11−00>と<112−0>方向に形成された
格子状のもの、あるいは請求項5に記載の発明のよう
に、六角形状のものとすることができる。格子状の溝と
した場合には、半導体チップをダイシングカットする場
合のスクライブラインと兼用することができる。請求項
6に記載の発明においては、半導体層およびエピタキシ
ャル層を、4H型の結晶構造としている。4H型の結晶
構造に適用した場合には、6H型の結晶構造としたもの
に比べ、そり矯正の効果が大きい。
In this case, as in the invention according to the fourth aspect, a lattice formed in the <11-00> and <112-0> directions, or as in the invention according to the fifth aspect, It can be hexagonal. When the grooves are formed in a lattice shape, they can also be used as scribe lines when dicing and cutting the semiconductor chip. In the invention described in claim 6, the semiconductor layer and the epitaxial layer have a 4H-type crystal structure. When applied to a 4H-type crystal structure, the effect of straightening is greater than that of a 6H-type crystal structure.

【0010】請求項7に記載の発明においては、第1導
電型の半導体層上に、第1導電型のエピタキシャル層と
第2導電型のエピタキシャル層が積層され、第2導電型
のエピタキシャル層の表面の面方位が略(0001−)
カーボン面であるSiC基板に適用し、そりが矯正され
たSiC基板を得ることができる。このようにして形成
されたSiC基板により、SiCパワーMOSFETの
ようなSiC半導体装置の製造に用いることができる。
According to the present invention, the first conductive type epitaxial layer and the second conductive type epitaxial layer are laminated on the first conductive type semiconductor layer, and the second conductive type epitaxial layer is formed on the first conductive type epitaxial layer. Surface orientation is approximately (0001-)
The present invention can be applied to a SiC substrate having a carbon surface to obtain a warped SiC substrate. The SiC substrate thus formed can be used for manufacturing a SiC semiconductor device such as a SiC power MOSFET.

【0011】この場合、請求項8に記載のように、溝
を、第2導電型のエピタキシャル層を貫通し第1導電型
のエピタキシャル層に達する深さのものにすれば、そり
の矯正を十分に行うことができる。請求項9に記載の発
明においては、半導体基板の表面に溝を形成し、この溝
形成後に、熱処理を行って半導体基板のそりを矯正する
半導体基板のそり矯正方法を特徴としている。
In this case, if the groove has a depth that penetrates the epitaxial layer of the second conductivity type and reaches the epitaxial layer of the first conductivity type, the warpage can be sufficiently corrected. Can be done. According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate warpage correcting method in which a groove is formed on a surface of a semiconductor substrate, and a heat treatment is performed after the groove is formed to correct the semiconductor substrate.

【0012】この方法により、 溝形成後の熱処理によ
ってエピタキシャル層の形成時に生じた内部応力を緩和
し、半導体基板のそりを矯正することができる。請求項
10に記載の発明においては、半導体基板の表面に溝を
形成するとともに半導体基板の端部を面取りした後、熱
処理を行って半導体基板のそりを矯正する半導体基板の
そり矯正方法を特徴としている。
According to this method, the internal stress generated during the formation of the epitaxial layer by the heat treatment after the formation of the groove can be relaxed, and the warpage of the semiconductor substrate can be corrected. The invention according to claim 10 is characterized in that, after forming a groove on the surface of the semiconductor substrate and chamfering the end of the semiconductor substrate, a heat treatment is performed to correct the warpage of the semiconductor substrate, and the method for correcting warpage of the semiconductor substrate is characterized by this. I have.

【0013】溝形成に加えて端部の面取りを行うことに
より、半導体基板のそりの矯正を一層良好に行うことが
できる。請求項11に記載の発明においては、SiCの
半導体層上にエピタキシャル層が形成され、表面の面方
位が略(0001−)カーボン面である直径1インチ以
上のSiC基板において、SiC基板の表面に溝を形成
し、この溝形成後に、熱処理を行って前記SiC基板の
そりを矯正するSiC基板のそり矯正方法を特徴として
いる。
By chamfering the edge in addition to forming the groove, the warpage of the semiconductor substrate can be corrected more favorably. According to the eleventh aspect of the present invention, an epitaxial layer is formed on a semiconductor layer of SiC, and a surface orientation of the surface is a (0001-) carbon plane and a diameter of 1 inch or more. The method is characterized in that a groove is formed, and after the groove is formed, a heat treatment is performed to correct the warpage of the SiC substrate.

【0014】このように直径1インチ以上のSiC基板
においても、そりを矯正することができる。請求項12
に記載の発明においては、上記したSiCパワーMOS
FETのようなSiC半導体装置の製造方法において、
SiC基板のそりを矯正するために行う熱処理温度を、
その後のいずれのプロセス温度よりも高い温度で行うこ
とを特徴としている。
As described above, even in a SiC substrate having a diameter of 1 inch or more, the warpage can be corrected. Claim 12
In the invention described in (1), the above-described SiC power MOS
In a method for manufacturing a SiC semiconductor device such as an FET,
The heat treatment temperature for correcting the warp of the SiC substrate
The process is performed at a temperature higher than any subsequent process temperature.

【0015】従って、そりが矯正されたSiC基板を用
いて、半導体素子を形成する場合に、SiC基板のそり
に変化がなく、マスク合わせずれの問題を生じることは
ない。
Therefore, when a semiconductor element is formed using a warped SiC substrate, the warpage of the SiC substrate does not change, and the problem of mask misalignment does not occur.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明をSiCパワーMO
SFETに適用した場合の実施形態について説明する。
図1乃至図10に、SiCパワーMOSFETを製造す
る工程を示す。まず、図1に示すように、表面の面方位
が(0001−)カーボン面である低抵抗のn+ 型単結
晶SiCの半導体基板1の表面に、キャリア密度が1×
1016cm-3程度で厚さが3〜4μmのn- 型エピタキ
シャル層2と、キャリア密度が1×1017cm-3程度で
厚さが2μmのp型エピタキシャル層3を順次積層し、
SiC基板(ウェハ)100を形成する。この場合、半
導体基板1の結晶軸を、(0001−)カーボン面に垂
直な軸に対し約3.5°〜8°傾けてあるため、p型エ
ピタキシャル層3の主表面の面方位は、略(0001
−)カーボン面となる。なお、SiC基板100は、直
径が1インチ以上のものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is described below with reference to a SiC power MO.
An embodiment when applied to an SFET will be described.
1 to 10 show steps of manufacturing a SiC power MOSFET. First, as shown in FIG. 1, the carrier density is 1 × on the surface of a low-resistance n + -type single-crystal SiC semiconductor substrate 1 having a (0001−) carbon plane.
An n -type epitaxial layer 2 having a thickness of about 3 to 4 μm and about 10 16 cm −3 and a p-type epitaxial layer 3 having a carrier density of about 1 × 10 17 cm −3 and a thickness of 2 μm are sequentially laminated.
An SiC substrate (wafer) 100 is formed. In this case, since the crystal axis of the semiconductor substrate 1 is inclined about 3.5 ° to 8 ° with respect to the axis perpendicular to the (0001-) carbon plane, the plane orientation of the main surface of the p-type epitaxial layer 3 is substantially (0001
-) It becomes a carbon surface. Note that the SiC substrate 100 has a diameter of 1 inch or more.

【0017】次に、SiC基板100のそりを矯正する
処理を実施する。まず、図2(a)に示すように、Si
C基板100の表面にフォトリソグラフィ技術を用いて
複数の溝4を形成する。この溝4は、幅30μm、深さ
5μmで、図2(b)に示すように、<11−00>と
<112−0>方向に5mm間隔の格子状に形成され
る。なお、SiCパワーMOSFETの半導体チップ
は、溝4で囲まれた領域に形成されるので、溝4を、半
導体チップをダイシングカットして取り出す場合のスク
ライブラインと兼用することができる。
Next, a process for correcting the warp of the SiC substrate 100 is performed. First, as shown in FIG.
A plurality of grooves 4 are formed on the surface of the C substrate 100 by using a photolithography technique. The grooves 4 have a width of 30 μm and a depth of 5 μm, and are formed in a lattice pattern at 5 mm intervals in the <11-00> and <112-0> directions as shown in FIG. Since the semiconductor chip of the SiC power MOSFET is formed in a region surrounded by the groove 4, the groove 4 can also be used as a scribe line when the semiconductor chip is cut out by dicing.

【0018】溝4を形成した後、図3に示すように、ヒ
ータ20内にSiC基板100を配設し、1500℃で
10分間、アルゴン雰囲気中で熱処理する。この熱処理
により、エピタキシャル層2、3の形成時に生じた内部
応力が緩和され、溝4によりSiC基板100の表面が
動きやすくなって、SiC基板100のそりが矯正され
る。
After the grooves 4 are formed, as shown in FIG. 3, the SiC substrate 100 is placed in the heater 20 and heat-treated at 1500 ° C. for 10 minutes in an argon atmosphere. By this heat treatment, the internal stress generated during the formation of the epitaxial layers 2 and 3 is relaxed, the surface of the SiC substrate 100 is easily moved by the groove 4, and the warpage of the SiC substrate 100 is corrected.

【0019】この後、上記工程によりそりが矯正された
SiC基板100に、半導体素子としてのMOSFET
を形成する。まず、図4に示すように、p型エピタキシ
ャル層3に対しマスク材12を用いてイオン注入法によ
り表面のキャリア濃度が1×1019cm-3程度で接合深
さが0.5μmとなるn+ ソース領域5を形成する。
Thereafter, the MOSFET as a semiconductor element is placed on the SiC substrate 100 whose warpage has been corrected by the above-described process.
To form First, as shown in FIG. 4, the p-type epitaxial layer 3 is ion-implanted with the mask material 12 using a mask material 12 so that the carrier concentration on the surface is about 1 × 10 19 cm −3 and the junction depth becomes 0.5 μm. + A source region 5 is formed.

【0020】次に、マスク材12を除去した後、図5に
示すように、マスク材13を用いて反応性イオンエッチ
ング(RIE)法により、n+ ソース領域5とp型エピ
タキシャル層3を貫通しn- 型エピタキシャル層2に達
する、深さ2.7μmのトレンチ6を形成する。このト
レンチ6は、p型エピタキシャル層3の表面に垂直な側
面6aおよびp型エピタキシャル層3の表面に平行な底
面6bを有する。
Next, after the mask material 12 is removed, the n + source region 5 and the p-type epitaxial layer 3 are penetrated by reactive ion etching (RIE) using the mask material 13 as shown in FIG. Then, a trench 6 having a depth of 2.7 μm reaching the n type epitaxial layer 2 is formed. The trench 6 has a side surface 6 a perpendicular to the surface of the p-type epitaxial layer 3 and a bottom surface 6 b parallel to the surface of the p-type epitaxial layer 3.

【0021】なお、このSiCパワーMOSFETにお
いては、チャネル面を(112−0)面にするとリーク
電流が最小となるため、トレンチ6の側面6aを略<1
12−0>方向に延設させている。この後、図6に示す
ように、熱酸化法によりトレンチ内壁に犠牲酸化膜とし
ての熱酸化膜15を1100℃で5時間程度の熱酸化工
程により形成する。この熱酸化により、RIE法で形成
されたトレンチ内壁のダメージ層が酸化される。なお、
熱酸化膜15は、トレンチ6の側面6aで厚さ50n
m、トレンチ6の底面6bで厚さ500nmになる。
In this SiC power MOSFET, since the leakage current is minimized when the channel surface is set to the (112-0) plane, the side surface 6a of the trench 6 is approximately <1.
12-0> direction. Thereafter, as shown in FIG. 6, a thermal oxide film 15 as a sacrificial oxide film is formed on the inner wall of the trench by a thermal oxidation method at 1100 ° C. for about 5 hours. This thermal oxidation oxidizes the damaged layer on the inner wall of the trench formed by the RIE method. In addition,
The thermal oxide film 15 has a thickness of 50 n on the side surface 6 a of the trench 6.
m, the thickness at the bottom surface 6b of the trench 6 becomes 500 nm.

【0022】そして、図7に示すように、この熱酸化膜
15を弗酸により除去した後、マスク材13を除去す
る。この熱酸化膜15を除去することにより、トレンチ
内壁のダメージ層が除去される。次に、図8に示すよう
に、熱酸化法によりゲート熱酸化膜7を1100℃で5
時間程度の一度の熱酸化工程により形成する、この熱酸
化によりトレンチ6の側面6aに位置する厚さが50n
mの薄いゲート熱酸化膜7aと、トレンチ6の底面6b
に位置する厚さが500nmの厚いゲート熱酸化膜7b
が形成される。さらに、n+ ソース領域5上には厚さが
500nmの厚いゲート熱酸化膜7cが形成される。
Then, as shown in FIG. 7, after removing the thermal oxide film 15 with hydrofluoric acid, the mask material 13 is removed. By removing the thermal oxide film 15, the damaged layer on the inner wall of the trench is removed. Next, as shown in FIG. 8, the gate thermal oxide film 7 is
This is formed by a single thermal oxidation process for about a time.
m thin gate thermal oxide film 7a and bottom surface 6b of trench 6
Gate thermal oxide film 7b having a thickness of 500 nm
Is formed. Further, a thick gate thermal oxide film 7c having a thickness of 500 nm is formed on n + source region 5.

【0023】続いて、図9に示すように、トレンチ6内
を、第1及び第2ポリシリコン層8a、8bにより順次
埋め戻す。この後、第1及び第2ポリシリコン層8a、
8b上を含めたゲート熱酸化膜7上に、CVD法により
層間絶縁層9を形成し、ソースコンタクト予定位置のn
+ソース領域5とp型エピタキシャル層3の表面上にあ
るゲート熱酸化膜7と層間絶縁層9を除去する。そし
て、n+ ソース領域5とp型エピタキシャル層3及び層
間絶縁層9上にソース電極層10を形成するとともに、
半導体基板1の裏面にドレイン電極層11を形成して、
図13に示すSiCパワーMOSFETを完成させる。
Subsequently, as shown in FIG. 9, the inside of the trench 6 is sequentially filled with the first and second polysilicon layers 8a and 8b. Thereafter, the first and second polysilicon layers 8a,
On the gate thermal oxide film 7 including on the gate oxide film 8b, an interlayer insulating layer 9 is formed by CVD, and n
+ The gate thermal oxide film 7 and the interlayer insulating layer 9 on the surface of the source region 5 and the p-type epitaxial layer 3 are removed. Then, a source electrode layer 10 is formed on the n + source region 5, the p-type epitaxial layer 3, and the interlayer insulating layer 9, and
Forming a drain electrode layer 11 on the back surface of the semiconductor substrate 1;
The SiC power MOSFET shown in FIG. 13 is completed.

【0024】なお、上記したSiCパワーMOSFET
はセル領域に集積化して形成されており、そのセル領域
の外周にはガードリングが形成されている。このガード
リングは次のようにして形成される。図10に示すセル
領域の外周部において、図5に示すトレンチ6の形成時
に、同時に溝16が形成される。そして、図6、図7に
示す犠牲酸化膜15の形成・除去処理を行った後、マス
ク材17を形成してイオン注入を行い、マスク材17を
除去した後、1300℃の熱処理を行ってガードリング
18を形成する。
The above-mentioned SiC power MOSFET
Are formed in an integrated manner in a cell region, and a guard ring is formed on the outer periphery of the cell region. This guard ring is formed as follows. In the outer peripheral portion of the cell region shown in FIG. 10, a groove 16 is formed simultaneously with the formation of the trench 6 shown in FIG. Then, after performing the formation and removal processing of the sacrificial oxide film 15 shown in FIGS. 6 and 7, a mask material 17 is formed and ion implantation is performed, and after removing the mask material 17, a heat treatment at 1300 ° C. is performed. A guard ring 18 is formed.

【0025】このガードリング18の形成のための熱処
理温度1300℃が、図4以後の工程におけるプロセス
温度の中で最も高い温度となるが、それよりも図3に示
すそり矯正のための熱処理温度の方を高くしているた
め、図4以後の工程においてSiC基板100のそりが
変化することはない。このため、図4以後の工程におい
て、マスク合わせのずれの問題は生じない。なお、図3
に示すそり矯正のための熱処理温度としては、1300
℃より高く2000℃以下の温度が好ましい。
The heat treatment temperature of 1300 ° C. for forming the guard ring 18 is the highest among the process temperatures in the steps after FIG. 4, but the heat treatment temperature for warp correction shown in FIG. Is higher, the warpage of the SiC substrate 100 does not change in the steps after FIG. Therefore, the problem of misalignment of the mask does not occur in the steps after FIG. Note that FIG.
The heat treatment temperature for warp correction shown in FIG.
A temperature above 2000C and below 2000C is preferred.

【0026】なお、上記した実施形態では、SiC基板
100に溝4を形成してそりを矯正するものを示した
が、図11に示すように、溝4の形成に加え、SiC基
板100の上下両面端部を面取り(C0.5mmで端面
研磨)し、図3に示す熱処理を行ってそりの矯正を行う
ようにしてもよい。この面取りを行うことにより、そり
の矯正を一層良好に行うことができる。
In the above-described embodiment, the warp is formed by forming the groove 4 in the SiC substrate 100. However, as shown in FIG. The ends of both sides may be chamfered (end face polished at 0.5 mm C) and the heat treatment shown in FIG. 3 may be performed to correct the warpage. By performing this chamfering, the warpage can be corrected more favorably.

【0027】また、溝4の形状は、図2(b)に示す格
子状のものに限らず、図12に示す六角形状としてもよ
い。また、SiC基板100としては、6H型、4H型
の結晶構造のものがあるが、発明者らの実験によれば、
6H型よりも4H型の方がそり矯正の効果が大きいこと
が確認された。
The shape of the groove 4 is not limited to the lattice shape shown in FIG. 2B, but may be a hexagonal shape shown in FIG. Further, as the SiC substrate 100, there is a 6H-type or 4H-type crystal structure.
It was confirmed that the 4H type had a greater effect of warpage correction than the 6H type.

【0028】なお、本明細書において、六方晶系の単結
晶SiCの面方位等を表す場合、図面中に示したように
本来ならば所要の数字の上にバーを付した表現をとるべ
きであるが、表現手段に制約があるため、所要の数字の
上にバーを付す表現の代わりに、所要数字の後ろに
「−」を付して表現している。
In the present specification, when the plane orientation and the like of a hexagonal single crystal SiC are to be expressed, a bar should be added to a required number as shown in the drawing. However, due to restrictions on the means of expression, a required number is indicated by a "-" instead of a bar over the required number.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態にかかるSiCパワーMO
SFETの最初の製造工程を説明するための断面図であ
る。
FIG. 1 shows a SiC power MO according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view for describing an initial manufacturing step of the SFET.

【図2】図1に続く製造工程で、SiC基板100の表
面に複数の溝4を形成する工程を説明するための断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a step of forming a plurality of grooves 4 on the surface of a SiC substrate 100 in a manufacturing step following FIG.

【図3】図2に続く製造工程で、熱処理を行ってSiC
基板100のそりを矯正する工程を説明するための断面
図である。
FIG. 3 is a view showing a manufacturing process following FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a step of correcting a warp of the substrate 100.

【図4】図3に続く製造工程で、n+ ソース領域5を形
成する工程を説明するための断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a step of forming an n + source region 5 in a manufacturing step following FIG. 3;

【図5】図4に続く製造工程で、トレンチ6を形成する
工程を説明するための断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a step of forming a trench 6 in a manufacturing step following FIG. 4;

【図6】図5に続く製造工程で、犠牲酸化膜15を形成
する工程を説明するための断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view for describing a step of forming a sacrificial oxide film 15 in a manufacturing step following FIG. 5;

【図7】図6に続く製造工程で、犠牲酸化膜15を除去
する工程を説明するための断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a step of removing the sacrificial oxide film 15 in a manufacturing step following FIG. 6;

【図8】図7に続く製造工程で、ゲート熱酸化膜7を形
成する工程を説明するための断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a step of forming a gate thermal oxide film 7 in a manufacturing step following FIG. 7;

【図9】図8に続く製造工程で、ゲート電極層8(8
a、8b)を形成する工程を説明するための断面図であ
る。
FIG. 9 shows a gate electrode layer 8 (8
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views for explaining a step of forming (a, 8b).

【図10】ガードリング18を形成する工程を説明する
ための断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a step of forming a guard ring 18.

【図11】図2に示す工程の変形例を示す断面図であ
る。
FIG. 11 is a sectional view showing a modification of the step shown in FIG. 2;

【図12】SiC基板100の表面に形成する溝4の変
形例を示す図である。
FIG. 12 is a view showing a modification of the groove 4 formed on the surface of the SiC substrate 100.

【図13】SiCパワーMOSFETの断面図である。FIG. 13 is a sectional view of a SiC power MOSFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…低抵抗半導体層としての半導体基板、2…高抵抗半
導体層としてのn- 型エピタキシャル層、3…第2導電
型の半導体層としてのp型エピタキシャル層、4…溝、
5…半導体領域としてのn+ ソース領域、6…トレン
チ、7…ゲート熱酸化膜、8…ゲート電極層、10…第
1の電極層としてのソース電極層、11…第2の電極層
としてのドレイン電極層、18…ガードリング、20…
ヒータ、100…SiC基板。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate as a low resistance semiconductor layer, 2 ... N - type epitaxial layer as a high resistance semiconductor layer, 3 ... P-type epitaxial layer as a semiconductor layer of the second conductivity type, 4 ... Groove,
5 n + source region as semiconductor region, 6 trench, 7 gate thermal oxide film, 8 gate electrode layer, 10 source electrode layer as first electrode layer, 11 as second electrode layer Drain electrode layer, 18 ... guard ring, 20 ...
Heater, 100 ... SiC substrate.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体層上にエピタキシャル層が形成さ
れ、半導体素子が形成される前の状態の半導体基板であ
って、前記エピタキシャル層の表面に溝が形成され、熱
処理によってそりが矯正された半導体基板。
1. A semiconductor substrate in which an epitaxial layer is formed on a semiconductor layer and before a semiconductor element is formed, wherein a groove is formed on a surface of the epitaxial layer, and warpage is corrected by heat treatment. substrate.
【請求項2】 前記溝が複数形成されていることを特徴
とする請求項1に記載の半導体基板。
2. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein a plurality of said grooves are formed.
【請求項3】 炭化珪素の半導体層上にエピタキシャル
層が形成され、表面の面方位が略(0001−)カーボ
ン面であり、半導体素子が形成される前の状態の炭化珪
素基板であって、前記表面に溝が形成され、熱処理によ
ってそりが矯正された炭化珪素基板。
3. A silicon carbide substrate in which an epitaxial layer is formed on a semiconductor layer of silicon carbide, the surface orientation of which is substantially a (0001-) carbon plane, and before a semiconductor element is formed, A silicon carbide substrate in which a groove is formed in the surface and the warp is corrected by a heat treatment.
【請求項4】 前記溝は、<11−00>と<112−
0>方向に形成されて格子状になっていることを特徴と
する請求項3に記載の炭化珪素基板。
4. The groove has <11-00> and <112-
The silicon carbide substrate according to claim 3, wherein the silicon carbide substrate is formed in a 0> direction and has a lattice shape.
【請求項5】 前記溝は、六角形状に形成されているこ
とを特徴とする請求項3に記載の炭化珪素基板。
5. The silicon carbide substrate according to claim 3, wherein said groove is formed in a hexagonal shape.
【請求項6】 前記半導体層および前記エピタキシャル
層は、4H型の結晶構造のものであることを特徴とする
請求項3乃至5のいずれか1つに記載の炭化珪素基板。
6. The silicon carbide substrate according to claim 3, wherein said semiconductor layer and said epitaxial layer have a 4H-type crystal structure.
【請求項7】 第1導電型の半導体層上に、第1導電型
のエピタキシャル層と第2導電型のエピタキシャル層が
積層され、前記第2導電型のエピタキシャル層の表面の
面方位が略(0001−)カーボン面であり、半導体素
子が形成される前の状態の炭化珪素基板であって、前記
第2導電型のエピタキシャル層の表面に溝が形成され、
熱処理によってそりが矯正された炭化珪素基板。
7. A first conductivity type epitaxial layer and a second conductivity type epitaxial layer are stacked on a first conductivity type semiconductor layer, and the surface orientation of the second conductivity type epitaxial layer is approximately ( 0001-) a carbon surface, which is a silicon carbide substrate before a semiconductor element is formed, wherein a groove is formed on the surface of the second conductivity type epitaxial layer;
A silicon carbide substrate whose warpage has been corrected by heat treatment.
【請求項8】 前記溝は、前記第2導電型のエピタキシ
ャル層を貫通し前記第1導電型のエピタキシャル層に達
する深さのものであることを特徴とする請求項7に記載
の炭化珪素基板。
8. The silicon carbide substrate according to claim 7, wherein said groove has a depth penetrating said second conductivity type epitaxial layer and reaching said first conductivity type epitaxial layer. .
【請求項9】 半導体層上にエピタキシャル層が形成さ
れ、半導体素子が形成される前の状態の半導体基板にお
いて、 前記半導体基板の表面に溝を形成し、 この溝形成後に、熱処理を行って前記半導体基板のそり
を矯正する ことを特徴とする半導体基板のそり矯正方法。
9. A semiconductor substrate in which an epitaxial layer is formed on a semiconductor layer and before a semiconductor element is formed, a groove is formed on a surface of the semiconductor substrate, and after forming the groove, a heat treatment is performed. A method for correcting warpage of a semiconductor substrate, comprising correcting the warpage of a semiconductor substrate.
【請求項10】 半導体層上にエピタキシャル層が形成
され、半導体素子が形成される前の状態の半導体基板に
おいて、 前記半導体基板の表面に溝を形成するとともに前記半導
体基板の端部を面取りし、 この後、熱処理を行って前記半導体基板のそりを矯正す
ることを特徴とする半導体基板のそり矯正方法。
10. A semiconductor substrate in which an epitaxial layer is formed on a semiconductor layer and before a semiconductor element is formed, wherein a groove is formed on a surface of the semiconductor substrate, and an edge of the semiconductor substrate is chamfered. Thereafter, a heat treatment is performed to correct the warpage of the semiconductor substrate.
【請求項11】 炭化珪素の半導体層上にエピタキシャ
ル層が形成され、表面の面方位が略(0001−)カー
ボン面であり、半導体素子が形成される前の状態の、直
径1インチ以上の炭化珪素基板において、 前記炭化珪素基板の表面に溝を形成し、 この溝形成後に、熱処理を行って前記炭化珪素基板のそ
りを矯正することを特徴とする炭化珪素基板のそり矯正
方法。
11. An epitaxial layer is formed on a semiconductor layer of silicon carbide, has a surface orientation of substantially (0001-) carbon plane, and has a diameter of 1 inch or more before a semiconductor element is formed. A method for correcting warpage of a silicon carbide substrate, comprising: forming a groove on the surface of the silicon carbide substrate; and performing a heat treatment after forming the groove to correct the warpage of the silicon carbide substrate.
【請求項12】 表面の面方位が(0001−)カーボ
ン面である六方晶系の第1導電型の半導体層上に、第1
導電型のエピタキシャル層と第2導電型のエピタキシャ
ル層が形成された炭化珪素基板を用意する第1工程と、 前記第2導電型のエピタキシャル層の表面の所定領域に
第1導電型の半導体領域を形成する第2工程と、 前記半導体領域と前記第2導電型のエピタキシャル層を
貫通し前記第1導電型型のエピタキシャル層に達するト
レンチを形成する第3工程と、 前記トレンチ内にゲート熱酸化膜を形成する第4工程
と、 前記トレンチ内における前記ゲート熱酸化膜の内側にゲ
ート電極層を形成する第5工程と、 少なくとも前記半導体領域の表面に第1の電極層を形成
する第6工程と、 前記半導体基板の裏面に第2の電極層とを形成する第7
工程とを有して炭化珪素半導体装置を製造する方法にお
いて、 前記用意された炭化珪素基板の表面に溝を形成する工程
と、 この溝形成後に、前記第2工程から前記第7工程までの
いずれのプロセス温度よりも高い温度で熱処理を行い、
前記炭化珪素基板のそりを矯正する工程とを前記第2工
程の前に設けたことを特徴とする炭化珪素半導体装置の
製造方法。
12. A first hexagonal semiconductor layer having a surface orientation of (0001-) carbon and a first conductivity type semiconductor layer.
A first step of preparing a silicon carbide substrate on which a conductive type epitaxial layer and a second conductive type epitaxial layer are formed; and forming a first conductive type semiconductor region in a predetermined region on the surface of the second conductive type epitaxial layer. A second step of forming; a third step of forming a trench that penetrates the semiconductor region and the epitaxial layer of the second conductivity type and reaches the epitaxial layer of the first conductivity type; and a gate thermal oxide film in the trench. A fourth step of forming a gate electrode layer inside the gate thermal oxide film in the trench, and a sixth step of forming a first electrode layer on at least a surface of the semiconductor region. Forming a second electrode layer on the back surface of the semiconductor substrate;
A method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device having the steps of: forming a groove on the surface of the prepared silicon carbide substrate; and forming any of the second to seventh steps after forming the groove. Heat treatment at a temperature higher than the process temperature of
Correcting the warpage of the silicon carbide substrate before the second step.
JP27513396A 1996-10-17 1996-10-17 Semiconductor substrate, and method for correcting warping of semiconductor substrate Pending JPH10125905A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27513396A JPH10125905A (en) 1996-10-17 1996-10-17 Semiconductor substrate, and method for correcting warping of semiconductor substrate
US08/951,646 US5952679A (en) 1996-10-17 1997-10-16 Semiconductor substrate and method for straightening warp of semiconductor substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27513396A JPH10125905A (en) 1996-10-17 1996-10-17 Semiconductor substrate, and method for correcting warping of semiconductor substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10125905A true JPH10125905A (en) 1998-05-15

Family

ID=17551163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27513396A Pending JPH10125905A (en) 1996-10-17 1996-10-17 Semiconductor substrate, and method for correcting warping of semiconductor substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10125905A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002179498A (en) * 2000-12-12 2002-06-26 Denso Corp Method for producing silicon carbide single crystal
FR2854641A1 (en) * 2003-05-05 2004-11-12 Centre Nat Rech Scient PROCESS FOR FORMING A SILICON CARBIDE LAYER ON A SILICON WAFER
US7091555B2 (en) 2003-04-02 2006-08-15 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device for switching
JP2007223821A (en) * 2006-02-21 2007-09-06 Nippon Steel Corp Seed crystal for growing silicon carbide single crystal, silicon carbide single crystal ingot, and production methods therefor
US7718515B2 (en) 2007-03-20 2010-05-18 Oki Semiconductor Co., Ltd. Method for fabricating semiconductor device
WO2011030661A1 (en) 2009-09-08 2011-03-17 住友電気工業株式会社 Semiconductor device and process for production of semiconductor device
WO2014027662A1 (en) * 2012-08-17 2014-02-20 ローム株式会社 Semiconductor device
JP2014031313A (en) * 2013-09-26 2014-02-20 Denso Corp Single crystal substrate made of silicon carbide, and single crystal epitaxial wafer made of silicon carbide
JP2017126630A (en) * 2016-01-13 2017-07-20 富士電機株式会社 Silicon carbide semiconductor device manufacturing method

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002179498A (en) * 2000-12-12 2002-06-26 Denso Corp Method for producing silicon carbide single crystal
JP4716558B2 (en) * 2000-12-12 2011-07-06 株式会社デンソー Silicon carbide substrate
US7091555B2 (en) 2003-04-02 2006-08-15 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device for switching
FR2854641A1 (en) * 2003-05-05 2004-11-12 Centre Nat Rech Scient PROCESS FOR FORMING A SILICON CARBIDE LAYER ON A SILICON WAFER
WO2004099471A3 (en) * 2003-05-05 2005-01-20 Centre Nat Recherche Method of forming a layer of silicon carbide on a silicon wafer
US7416606B2 (en) 2003-05-05 2008-08-26 Centre National De La Recherche Scientifique Method of forming a layer of silicon carbide on a silicon wafer
JP4690906B2 (en) * 2006-02-21 2011-06-01 新日本製鐵株式会社 Seed crystal for growing silicon carbide single crystal, method for producing the same, and method for producing silicon carbide single crystal
JP2007223821A (en) * 2006-02-21 2007-09-06 Nippon Steel Corp Seed crystal for growing silicon carbide single crystal, silicon carbide single crystal ingot, and production methods therefor
US7718515B2 (en) 2007-03-20 2010-05-18 Oki Semiconductor Co., Ltd. Method for fabricating semiconductor device
WO2011030661A1 (en) 2009-09-08 2011-03-17 住友電気工業株式会社 Semiconductor device and process for production of semiconductor device
EP2477213A1 (en) * 2009-09-08 2012-07-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor device and process for production of semiconductor device
EP2477213A4 (en) * 2009-09-08 2014-05-14 Sumitomo Electric Industries Semiconductor device and process for production of semiconductor device
WO2014027662A1 (en) * 2012-08-17 2014-02-20 ローム株式会社 Semiconductor device
JP2014038966A (en) * 2012-08-17 2014-02-27 Rohm Co Ltd Semiconductor device
JP2014031313A (en) * 2013-09-26 2014-02-20 Denso Corp Single crystal substrate made of silicon carbide, and single crystal epitaxial wafer made of silicon carbide
JP2017126630A (en) * 2016-01-13 2017-07-20 富士電機株式会社 Silicon carbide semiconductor device manufacturing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3760688B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP6848317B2 (en) Semiconductor devices and methods for manufacturing semiconductor devices
KR100893995B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
US4499657A (en) Method of making a semiconductor device having protected edges
JP5638558B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP7103444B2 (en) Silicon carbide semiconductor device
JP4449814B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP4929579B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2009266871A (en) Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing same
US5952679A (en) Semiconductor substrate and method for straightening warp of semiconductor substrate
WO2011030661A1 (en) Semiconductor device and process for production of semiconductor device
JP4842527B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US20110207275A1 (en) Method for producing semiconductor element
JPH0870124A (en) Fabrication of silicon carbide semiconductor device
JP6887244B2 (en) Semiconductor devices and their manufacturing methods
JPH10125905A (en) Semiconductor substrate, and method for correcting warping of semiconductor substrate
JP6991476B2 (en) Semiconductor device
JP2004063860A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP6125568B2 (en) Optimization layer for semiconductors
JP3580052B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP3584637B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
US8748276B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2008004726A (en) Semiconductor device and manufacturing method therefor
US11398558B2 (en) Silicon carbide semiconductor device
JP5879763B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device