JP2016028009A - Silicon carbide substrate and silicon carbide semiconductor device, and method for manufacturing silicon carbide substrate and silicon carbide semiconductor device - Google Patents
Silicon carbide substrate and silicon carbide semiconductor device, and method for manufacturing silicon carbide substrate and silicon carbide semiconductor device Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、炭化珪素基板および炭化珪素半導体装置ならびに炭化珪素基板および炭化珪素半導体装置の製造方法に関するものであり、特に、炭化珪素基板の割れを抑制可能な炭化珪素基板および炭化珪素半導体装置ならびに炭化珪素基板および炭化珪素半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a silicon carbide substrate, a silicon carbide semiconductor device, and a method for manufacturing a silicon carbide substrate and a silicon carbide semiconductor device, and in particular, a silicon carbide substrate, a silicon carbide semiconductor device, and a carbonized carbon that can suppress cracking of the silicon carbide substrate. The present invention relates to a method for manufacturing a silicon substrate and a silicon carbide semiconductor device.
近年、半導体装置の高耐圧化、低損失化、高温環境下での使用などを可能とするため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素の採用が進められつつある。炭化珪素は、従来から半導体装置を構成する材料として広く使用されている珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体である。そのため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素を採用することにより、半導体装置の高耐圧化、オン抵抗の低減などを達成することができる。また、炭化珪素を材料として採用した半導体装置は、珪素を材料として採用した半導体装置に比べて、高温環境下で使用された場合の特性の低下が小さいという利点も有している。 In recent years, in order to enable a semiconductor device to have a high breakdown voltage, low loss, use under a high temperature environment, etc., silicon carbide is being adopted as a material constituting the semiconductor device. Silicon carbide is a wide band gap semiconductor having a larger band gap than silicon that has been widely used as a material for forming semiconductor devices. Therefore, by adopting silicon carbide as a material constituting the semiconductor device, it is possible to achieve a high breakdown voltage and a low on-resistance of the semiconductor device. In addition, a semiconductor device that employs silicon carbide as a material has an advantage that a decrease in characteristics when used in a high temperature environment is small as compared with a semiconductor device that employs silicon as a material.
炭化珪素基板は、たとえば昇華法により製造された炭化珪素単結晶を切断した後に、側面部の面取りが行われることにより準備される。たとえば、特開2010−64918号公報(特許文献1)には、炭化珪素基板の側面部の面取り加工が行われた炭化珪素単結晶ウェーハ上に炭化珪素エピタキシャル層が形成されることが記載されている。 The silicon carbide substrate is prepared by chamfering a side surface portion after cutting a silicon carbide single crystal manufactured by, for example, a sublimation method. For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2010-64918 (Patent Document 1) describes that a silicon carbide epitaxial layer is formed on a silicon carbide single crystal wafer in which a side surface portion of a silicon carbide substrate is chamfered. Yes.
しかしながら、面取り加工が実施された炭化珪素単結晶上に炭化珪素エピタキシャル層が形成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した場合、炭化珪素基板上に形成された二酸化珪素層が割れる場合があった。 However, when a silicon carbide semiconductor device is manufactured using a silicon carbide substrate having a silicon carbide epitaxial layer formed on a silicon carbide single crystal that has been chamfered, the silicon dioxide layer formed on the silicon carbide substrate is cracked. There was a case.
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、炭化珪素基板上に形成された二酸化珪素層に割れが発生することを抑制可能な、炭化珪素基板および炭化珪素半導体装置ならびに炭化珪素基板および炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a silicon carbide substrate and a carbonized carbon carbide capable of suppressing the occurrence of cracks in the silicon dioxide layer formed on the silicon carbide substrate. A silicon semiconductor device, and a method for manufacturing a silicon carbide substrate and a silicon carbide semiconductor device are provided.
本発明に係る炭化珪素基板の製造方法は以下の工程を有している。第1の主面と第1の主面と反対側の第2の主面と、第1の主面と第2の主面とを繋ぐ第1の側端部とを有し、かつ第1の主面の幅の最大値が100mmより大きい炭化珪素単結晶基板が準備される。第1の側端部と、第1の主面と、第1の主面および第1の側端部の境界とに接する炭化珪素エピタキシャル層が形成される。第1の側端部と境界に接して形成された炭化珪素エピタキシャル層が除去される。 The method for manufacturing a silicon carbide substrate according to the present invention includes the following steps. A first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, a first side end connecting the first main surface and the second main surface, and a first A silicon carbide single crystal substrate having a maximum width of the main surface of greater than 100 mm is prepared. A silicon carbide epitaxial layer in contact with the first side end, the first main surface, and the boundary between the first main surface and the first side end is formed. The silicon carbide epitaxial layer formed in contact with the first side end and the boundary is removed.
本発明に係る炭化珪素基板は、炭化珪素単結晶基板と、炭化珪素エピタキシャル層とを有する。炭化珪素単結晶基板は、第1の主面と第1の主面と反対側の第2の主面と、第1の主面と第2の主面とを繋ぐ第1の側端部とを有し、かつ第1の主面の幅の最大値が100mmより大きい。第1の主面の中心に接する炭化珪素エピタキシャル層は、第1の主面の中心に接する第3の主面と、第3の主面とは反対の第4の主面とを含む。第4の主面の外周端部は、第1の主面と第1の側端部との境界よりも第1の主面と平行な方向の中心側に位置する。 A silicon carbide substrate according to the present invention includes a silicon carbide single crystal substrate and a silicon carbide epitaxial layer. The silicon carbide single crystal substrate includes a first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, and a first side end portion connecting the first main surface and the second main surface. And the maximum width of the first main surface is greater than 100 mm. The silicon carbide epitaxial layer in contact with the center of the first main surface includes a third main surface in contact with the center of the first main surface and a fourth main surface opposite to the third main surface. The outer peripheral end of the fourth main surface is located closer to the center side in the direction parallel to the first main surface than the boundary between the first main surface and the first side end.
本発明によれば、炭化珪素基板上に形成された二酸化珪素層に割れが発生することを抑制可能な、炭化珪素基板および炭化珪素半導体装置ならびに炭化珪素基板および炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, there are provided a silicon carbide substrate, a silicon carbide semiconductor device, and a method for manufacturing the silicon carbide substrate and the silicon carbide semiconductor device capable of suppressing the occurrence of cracks in the silicon dioxide layer formed on the silicon carbide substrate. can do.
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。また、本明細書中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{}でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、”−”(バー)を数字の上に付すことによって表現されるが、本明細書中では数字の前に負の符号を付している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. In the crystallographic description in this specification, the individual orientation is indicated by [], the collective orientation is indicated by <>, the individual plane is indicated by (), and the collective plane is indicated by {}. In addition, a negative crystallographic index is usually expressed by adding a “-” (bar) above a number, but in this specification a negative sign is added before the number. Yes.
はじめに、本発明の実施の形態の概要について以下の(1)〜(20)に記す。
発明者らは炭化珪素基板上に形成された二酸化珪素層が割れる原因について鋭意研究の結果、以下の知見を得て本発明を見出した。まず炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素エピタキシャル層を形成すると、炭化珪素エピタキシャル層の外周端部において段差部が形成される。その後、エピタキシャル層上に二酸化珪素層が形成されると、炭化珪素基板の表面を横断するように二酸化珪素層に割れが発生する。炭化珪素基板のサイズが100mm以下の場合は、二酸化珪素層の割れはほとんど発生しなかったが、特に炭化珪素基板のサイズが100mmを超えると、二酸化珪素層の割れが顕著に発生する。また二酸化珪素層の割れは、二酸化珪素層が形成された炭化珪素基板に対して熱処理が行われた場合に発生したり、二酸化珪素層が形成された炭化珪素基板を、基板保持用チャックに装着したり、基板保持用チャックから取り外したりする場合において発生する場合が多い。さらに、炭化珪素の熱膨張係数は、二酸化珪素の熱膨張係数の約7倍程度の大きさである。以上を総合的に考慮すると、二酸化珪素層の割れの原因の一つは、二酸化珪素と炭化珪素との熱膨張係数の違いに起因して二酸化珪素層に発生する応力であると推測される。
First, the outline of the embodiment of the present invention will be described in the following (1) to (20).
As a result of intensive studies on the cause of cracking of the silicon dioxide layer formed on the silicon carbide substrate, the inventors have obtained the following knowledge and found the present invention. First, when a silicon carbide epitaxial layer is formed on a silicon carbide single crystal substrate, a stepped portion is formed at the outer peripheral end of the silicon carbide epitaxial layer. Thereafter, when the silicon dioxide layer is formed on the epitaxial layer, cracks occur in the silicon dioxide layer so as to cross the surface of the silicon carbide substrate. When the size of the silicon carbide substrate was 100 mm or less, the silicon dioxide layer hardly cracked. However, when the size of the silicon carbide substrate exceeded 100 mm, the silicon dioxide layer cracked remarkably. Cracks in the silicon dioxide layer occur when a heat treatment is performed on the silicon carbide substrate on which the silicon dioxide layer is formed, or the silicon carbide substrate on which the silicon dioxide layer is formed is mounted on the substrate holding chuck. Or when it is removed from the substrate holding chuck. Furthermore, the thermal expansion coefficient of silicon carbide is about seven times the thermal expansion coefficient of silicon dioxide. Considering the above comprehensively, one of the causes of cracking of the silicon dioxide layer is presumed to be stress generated in the silicon dioxide layer due to the difference in thermal expansion coefficient between silicon dioxide and silicon carbide.
またエピタキシャル層の外周端部に形成された段差部を詳細に調査すると、当該段差部の多くは、<11−20>方位と平行な直線を炭化珪素単結晶基板の主面に投影した直線を当該主面内において±20°の範囲内で回転した直線に沿って伸長するように形成されていることが分かった。二酸化珪素層の割れは、段差部が伸長する方向に伸びているので、上記段差部を起点として発生すると考えられる。つまり、エピタキシャル層の外周端部に形成された段差部を除去することにより、二酸化珪素層の割れを抑制することができると考えられる。 Further, when the stepped portion formed on the outer peripheral end portion of the epitaxial layer is examined in detail, most of the stepped portion is a straight line obtained by projecting a straight line parallel to the <11-20> orientation onto the main surface of the silicon carbide single crystal substrate. It was found that the main surface was formed so as to extend along a straight line rotated within a range of ± 20 °. Since the crack of the silicon dioxide layer extends in the direction in which the step portion extends, it is considered that the crack occurs from the step portion. That is, it is considered that cracking of the silicon dioxide layer can be suppressed by removing the step portion formed at the outer peripheral end portion of the epitaxial layer.
(1)実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法は以下の工程を有している。第1の主面80aと第1の主面80aと反対側の第2の主面80bと、第1の主面80aと第2の主面80bとを繋ぐ第1の側端部80cとを有し、かつ第1の主面80aの幅Dの最大値が100mmより大きい炭化珪素単結晶基板80が準備される。第1の側端部80cと、第1の主面80aと、第1の主面80aおよび第1の側端部80cの境界80dとに接する炭化珪素エピタキシャル層81が形成される。第1の側端部80cと境界80dに接して形成された炭化珪素エピタキシャル層81が除去される。
(1) The manufacturing method of the silicon carbide substrate which concerns on embodiment has the following processes. A first
実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法によれば、100mmより大きい幅を有する炭化珪素単結晶基板80の第1の主面80aと、第1の側端部80cと、境界80dとに接する炭化珪素エピタキシャル層81が形成された後、第1の側端部80cおよび境界80dに接して形成された炭化珪素エピタキシャル層81が除去される。これにより、上記第1の側端部80cと境界80d上に形成された段差部2が除去されるので、炭化珪素基板10上に二酸化珪素層が形成された場合において、二酸化珪素層に対して割れが発生することを抑制することができる。
According to the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to the embodiment, the first
(2)実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程では、境界上に段差部2を有する炭化珪素エピタキシャル層81が形成される。炭化珪素エピタキシャル層を除去する工程では、段差部2が除去される。これにより、炭化珪素基板10上に二酸化珪素層が形成された場合において、二酸化珪素層に対して割れが発生することを効果的に抑制することができる。
(2) Preferably in the method for manufacturing the silicon carbide substrate according to the embodiment, in the step of forming the silicon carbide epitaxial layer, silicon
(3)実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、段差部2は、<11−20>方位と平行な直線を第1の主面80aに投影した直線を第1の主面80a内において±20°の範囲内で回転した直線に沿って伸長するように形成されている。二酸化珪素層の割れは、特に、<11−20>方位と平行な直線を第1の主面80aに投影した直線を第1の主面80a内において±20°の範囲内で回転した直線に沿って伸長する段差部2に起因して発生すると考えられる。それゆえ、上記の方向に伸長する段差部を除去することにより、二酸化珪素層に対して割れが発生することをより効果的に抑制することができる。
(3) Preferably, in the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to the embodiment, stepped
(4)実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、第1の側端部80cから中心80pに向かう方向に沿った段差部2の長さL3は、50μm以上5000μm以下である。二酸化珪素層の割れは、特に、100μm以上の長さを有する段差部2に起因して発生すると考えられる。それゆえ、上記の長さを有する段差部2を除去することにより、二酸化珪素層に対して割れが発生することをより効果的に抑制することができる。
(4) In the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to the embodiment, preferably, length L3 of stepped
(5)実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、第1の主面80aに垂直な方向の段差部2の深さH1は、1μm以上50μm以下である。二酸化珪素層の割れは、特に、5μm以上の深さを有する段差部2に起因して発生すると考えられる。段差部2の深さH1は、炭化珪素エピタキシャル層の厚みに比例して増大する傾向があるが、深さH1は炭化珪素エピタキシャル層の厚み以上になる場合もあり、炭化珪素エピタキシャル層の厚み以下である場合もある。これは、炭化珪素エピタキシャル層の成長条件、および、側端部81c(長さL2の部分)の形状に依存する。また、長さL3と深さH1の関係は以下の通りである。長さL3が短くても深さH1が大きい場合と、逆に長さL3が長くても深さH1が小さい場合とにおいて、割れが発生しやすくなる。上記の深さを有する段差部を除去することにより、二酸化珪素層に対して割れが発生することをより効果的に抑制することができる。
(5) Preferably in the method for manufacturing the silicon carbide substrate according to the embodiment, depth H1 of stepped
(6)実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、第1の主面80aの中心80p上における炭化珪素エピタキシャル層81の厚みH2は、5μm以上である。二酸化珪素層の割れの原因となる段差部2は、炭化珪素エピタキシャル層81の厚みが5μm以上の場合に顕著に発生すると考えられる。それゆえ、炭化珪素エピタキシャル層81の厚みが5μm以上の場合において、二酸化珪素層に対して割れが発生することをより効果的に抑制することができる。
(6) Preferably in the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to the embodiment, thickness H2 of silicon
(7)実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は以下の工程を有している。上記(1)〜(6)のいずれかに記載の方法で製造された炭化珪素基板が準備される。炭化珪素エピタキシャル層81の主面10aに対向して配置された二酸化珪素層61、93が形成される。これにより、炭化珪素エピタキシャル層81の主面10aに対向して配置された二酸化珪素層61、93に対して割れが発生することを抑制することができる。
(7) The manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device which concerns on embodiment has the following processes. A silicon carbide substrate manufactured by the method according to any one of (1) to (6) is prepared. Silicon dioxide layers 61 and 93 arranged to face
(8)実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法において好ましくは、二酸化珪素層61は、イオン注入用マスク61aを含む。これにより、イオン注入用マスク61aに対して割れが発生することを抑制することができる。
(8) Preferably in the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment,
(9)実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法において好ましくは、イオン注入用マスク61aは、炭化珪素単結晶基板80の第1の側端部80cに接する。イオン注入用マスク61aは、段差部2が除去された第1の側端部80cに接して形成されるため、イオン注入用マスク61aに対して割れが発生することを抑制することができる。
(9) In the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the embodiment, preferably, ion implantation mask 61 a is in contact with first
(10)実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法において好ましくは、二酸化珪素層93は、層間絶縁膜93を含む。これにより、層間絶縁膜93に対して割れが発生することを抑制することができる。
(10) Preferably in the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the embodiment,
(11)実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法において好ましくは、二酸化珪素層61、93の厚みH3は、0.8μm以上20μm以下である。これにより、二酸化珪素層61、93の厚みH3が0.8μm以上20μm以下の場合においても、二酸化珪素層61、93に対して割れが発生することを抑制することができる。 (11) Preferably in the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment, thickness H3 of silicon dioxide layers 61 and 93 is not less than 0.8 μm and not more than 20 μm. Thereby, even when the thickness H3 of the silicon dioxide layers 61 and 93 is 0.8 μm or more and 20 μm or less, it is possible to prevent the silicon dioxide layers 61 and 93 from being cracked.
(12)実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法において好ましくは、二酸化珪素層を形成する工程の後、炭化珪素基板10および二酸化珪素層61、93をアニールする工程をさらに備えた。これにより、炭化珪素基板10および二酸化珪素層61、93をアニールする場合においても、二酸化珪素層61、93に対して割れが発生することを抑制することができる。
(12) Preferably, the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment further includes a step of annealing
(13)実施の形態に係る炭化珪素基板は、炭化珪素単結晶基板80と、炭化珪素エピタキシャル層81とを有する。炭化珪素単結晶基板80は、第1の主面80aと第1の主面と反対側の第2の主面80bと、第1の主面80aと第2の主面80bとを繋ぐ第1の側端部80cとを有し、かつ第1の主面80aの幅Dの最大値が100mmより大きい。第1の主面80aの中心80pに接する炭化珪素エピタキシャル層81は、第1の主面80aの中心80pに接する第3の主面10bと、第3の主面10bとは反対の第4の主面10aとを含む。第4の主面10aの外周端部81eは、第1の主面80aと第1の側端部80cとの境界80dよりも第1の主面80aと平行な方向の中心80p側に位置する。
(13) The silicon carbide substrate according to the embodiment includes a silicon carbide
実施の形態に係る炭化珪素基板によれば、100mmより大きい幅を有する炭化珪素単結晶基板80の第1の主面80aの中心80pに接する炭化珪素エピタキシャル層81の第4の主面10aの外周端部81eは、第1の主面80aと第1の側端部80cとの境界80dよりも第1の主面80aと平行な方向の中心80p側に位置する。これにより、上記境界80d上の段差部2が除去された炭化珪素基板10を得ることができる。それゆえ、炭化珪素基板10上に二酸化珪素層が形成された場合において、二酸化珪素層に対して割れが発生することを抑制することができる。
According to the silicon carbide substrate according to the embodiment, the outer periphery of fourth
(14)実施の形態に係る炭化珪素基板において好ましくは、第3の主面10bの外周端部81tは、第1の主面80aと第1の側端部80cとの境界80dよりも第1の主面80aと平行な方向の中心80p側に位置する。これにより、上記境界80d上の炭化珪素エピタキシャル層81が除去された炭化珪素基板10を得ることができる。それゆえ、炭化珪素基板10上に二酸化珪素層が形成された場合において、二酸化珪素層に対して割れが発生することを抑制することができる。
(14) In the silicon carbide substrate according to the embodiment, preferably, outer
(15)実施の形態に係る炭化珪素基板において好ましくは、炭化珪素エピタキシャル層81は、第3の主面10bと第4の主面10aとを繋ぐ第2の側端部81cを含む。断面視において、第2の側端部81cは、第1の側端部80cに沿って曲率を有するように形成されている。これにより、上記境界80d上の段差部2が除去された炭化珪素基板10を得ることができる。それゆえ、炭化珪素基板10上に二酸化珪素層が形成された場合において、二酸化珪素層に対して割れが発生することを抑制することができる。
(15) Preferably in the silicon carbide substrate according to the embodiment, silicon
(16)実施の形態に係る炭化珪素基板において好ましくは、第4の主面10aの外周端部81eから、境界80dまでの第1の主面80aと平行な方向の距離L1は、10μm以上5000μm以下である。これにより、上記境界80d上の段差部2が効果的に除去された炭化珪素基板10が得られる。それゆえ、炭化珪素基板10上に二酸化珪素層が形成された場合において、二酸化珪素層に対して割れが発生することを抑制することができる。
(16) In the silicon carbide substrate according to the embodiment, preferably, distance L1 in the direction parallel to first
(17)実施の形態に係る炭化珪素基板において好ましくは、第1の主面80aの中心80p上における炭化珪素エピタキシャル層81の厚みH2は、5μm以上である。二酸化珪素層の割れの原因となる段差部2は、炭化珪素エピタキシャル層81の厚みが5μm以上の場合に顕著に発生すると考えられる。それゆえ、炭化珪素エピタキシャル層81の厚みが5μm以上の場合において、二酸化珪素層に対して割れが発生することをより効果的に抑制することができる。
(17) In the silicon carbide substrate according to the embodiment, preferably, thickness H2 of silicon
(18)実施の形態に係る炭化珪素半導体装置は、(12)〜(14)のいずれかに記載の炭化珪素基板10と、炭化珪素エピタキシャル層81に対向して配置された二酸化珪素層93とを有する。これにより、炭化珪素半導体装置の二酸化珪素層93に対する割れを抑制することができる。
(18) A silicon carbide semiconductor device according to an embodiment includes a
(19)実施の形態に係る炭化珪素半導体装置において好ましくは、二酸化珪素層93は、層間絶縁膜93である。これにより、炭化珪素半導体装置の層間絶縁膜に対する割れを抑制することができる。
(19) Preferably in the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment,
(20)実施の形態に係る炭化珪素半導体装置において好ましくは、二酸化珪素層93の厚みH3は、0.8μm以上20μm以下である。二酸化珪素層93の厚みH3が0.8μm以上20μm以下の場合においても、二酸化珪素層93に対して割れが発生することを抑制することができる。
(20) In the silicon carbide semiconductor device according to the embodiment, preferably, thickness H3 of
次に、本発明の実施の形態についてより詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1および図2を参照して、実施の形態1に係る炭化珪素基板10の構成について説明する。実施の形態1に係る炭化珪素基板10は、炭化珪素単結晶基板80と、炭化珪素エピタキシャル層81とを主に有している。炭化珪素単結晶基板80は、たとえばポリタイプ4Hの六方晶炭化珪素からなる。炭化珪素単結晶基板80は、たとば窒素などの不純物元素を含んでおり、炭化珪素単結晶基板80の導電型はn型(第1導電型)である。炭化珪素単結晶基板80に含まれる窒素などの不純物の濃度は、たとえば1×1018cm-3程度以上1×1019cm-3程度以下である。炭化珪素単結晶基板80は、第1の主面80aと、第1の主面80aと反対側の第2の主面80bと、第1の主面80aと第2の主面80bとを繋ぐ第1の側端部80cと、第1の側端部80cと第1の主面80aとの境界80dと、最外周部80eとを有している。第1の側端部80cは、面取り加工された面であり、断面視(第1の主面に平行な方向の視野)において外周方向に凸となる曲率を有する部分である。第1の主面80aは、たとえば{0001}面であってもよいし、{0001}面から10°以下程度オフした面であってもよいし、{0001}面から0.25°以下程度オフした面であってもよい。言い換えれば、第1の主面80aは、たとえば(0001)面または(000−1)面であってもよいし、(0001)面または(000−1)面から10°以下程度オフした面であってもよいし、(0001)面または(000−1)面から0.25°以下程度オフした面であってもよい。
Next, embodiments of the present invention will be described in more detail.
(Embodiment 1)
A configuration of
炭化珪素エピタキシャル層81は、炭化珪素単結晶基板80の第1の主面80a上に接して設けられている。炭化珪素エピタキシャル層81の厚みは、たとえば5μm以上40μm以下程度である。炭化珪素エピタキシャル層81は、たとえば窒素などの不純物元素を含んでおり、炭化珪素エピタキシャル層81の導電型はn型である。炭化珪素エピタキシャル層81の不純物濃度は、炭化珪素単結晶基板80の不純物濃度よりも低くてもよい。炭化珪素エピタキシャル層81の不純物濃度は、たとえば1×1015cm-3程度以上1×1016cm-3程度以下である。炭化珪素エピタキシャル層81は、第1の主面80aに接する第3の主面10bと、第3の主面10bと反対側の第4の主面10aと、第3の主面10bと第4の主面10aとを繋ぐ第2の側端部81cと、第4の主面10aの外周端部81eと、第3の主面10bの外周端部81tとを有している。
Silicon
図1を参照して、平面視(第4の主面10aの法線方向の視野)において、炭化珪素基板10の炭化珪素単結晶基板80の第4の主面10aの幅Dの最大値は100mmより大きい。好ましくは、第4の主面10aの幅Dの最大値は150mm以上である。炭化珪素基板10は略円形である。炭化珪素基板10はオリエンテーションフラット部OFを有していてもよい。
Referring to FIG. 1, the maximum value of width D of fourth
図2を参照して、炭化珪素エピタキシャル層81は、第1の主面80aの中心80pに接する第3の主面10bと、第3の主面10bとは反対の第4の主面10aとを含む。断面視において、第4の主面10aの外周端部81eは、第1の主面80aと第1の側端部80cとの境界80dよりも第1の主面80aと平行な方向の中心80p(図4参照)側に位置する。第1の主面80aと第1の側端部80cとの境界80dは、第1の主面80aと第1の側端部80cとが繋がれた線の変曲点であってもよい。炭化珪素エピタキシャル層81は、第3の主面10bと第4の主面10aとを繋ぐ第2の側端部81cを含む。第4の主面10aの外周端部81eは、第4の主面10aと第2の側端部81cとが繋がれた線の変曲点であってもよい。断面視において、炭化珪素エピタキシャル層81の第2の側端部81cは、外周方向に凸の曲率を有するように形成されており、炭化珪素単結晶基板80の第1の側端部80cに沿って形成されている。好ましくは、断面視における、第2の側端部81cの曲率半径は、第1の側端部80cの曲率半径とほぼ同じである。
Referring to FIG. 2, silicon
第1の主面80aおよび第1の側端部80cとの境界80d上における炭化珪素エピタキシャル層81の厚みは、ほぼ0であり、第1の主面80aの中心80p(図4参照)上に位置する炭化珪素エピタキシャル層81の厚みH2はたとえば5μm以上である。またエピタキシャル層81の第3の主面10bの外周端部81tは、炭化珪素単結晶基板80の第1の主面80aと第1の側端部80cとの境界80dに位置する。好ましくは、断面視において、炭化珪素単結晶基板80の最外周部80eは、第1の主面80aおよび第2の主面80bの中間位置よりも第1の主面80a側に位置する。好ましくは、第4の主面10aの外周端部81eから、境界80dまでの第1の主面80aと平行な方向の距離L4は、50μm以上1000μm以下である。また、炭化珪素基板10の側端部の形状は第4の主面10a側と第2の主面80b側とで非対称であってもよいし、対称であってもよい。
The thickness of silicon
次に、図3を参照して、実施の形態1に係る炭化珪素基板10の製造方法について説明する。まず、炭化珪素単結晶基板準備工程(S10:図3)が実施される。具体的には、図4および図5を参照して、たとえばポリタイプが4Hである単結晶炭化珪素からなるインゴット(図示しない)をスライスすることにより、導電型がn型の炭化珪素単結晶基板80が準備される。炭化珪素単結晶基板80は、たとえば窒素などの不純物が含む。炭化珪素単結晶基板80に含まれる窒素などの不純物の濃度は、たとえば1×1018cm-3程度以上1×1019cm-3程度以下である。炭化珪素単結晶基板80は、第1の主面80aと、第1の主面80aと反対側の第2の主面80bと、第1の主面80aと第2の主面80bとを繋ぐ第1の側端部80cと、第1の側端部80cと第1の主面80aとの境界80dと、最外周部80eとを有している。
Next, with reference to FIG. 3, a method for manufacturing
図4を参照して、平面視において、炭化珪素単結晶基板80は第1の主面80aの中心80pを有している。第1の主面80aが円の場合、中心80pは円の中心である。第1の主面が円でない場合、中心80pは炭化珪素単結晶基板80の重心を通り、かつ第1の主面80aの法線と平行な線と、第1の主面80aとの交点のことである。第1の主面80aは、たとえば{0001}面であってもよいし、{0001}面から10°以下程度オフした面であってもよいし、{0001}面から0.25°以下程度オフした面であってもよい。炭化珪素単結晶基板80の第1の主面80aの幅Dの最大値は100mmより大きい。好ましくは、第1の主面80aの幅Dの最大値は150mm以上である。
Referring to FIG. 4, silicon carbide
より具体的には、図31を参照して、炭化珪素単結晶基板80の第1の主面80aは、たとえば(0001)面であってもよいし、(0001)面から10°以下程度オフした面であってもよいし、(0001)面から0.25°以下程度オフした面であってもよい。(0001)面はSi面とも呼ばれる。第1の主面80aが(0001)面である場合、オリエンテーションフラット部OFが延在する方向と垂直な方向a1は、<1−100>方向となり、より特定的には[1−100]方向となる。インデックスフラット部IFが延在する方向と垂直な方向a2は、<11−20>方向となり、より特定的には[11−20]方向となる。また、図32を参照して、炭化珪素単結晶基板80の第1の主面80aは、たとえば(000−1)面であってもよいし、(000−1)面から10°以下程度オフした面であってもよいし、(000−1)面から0.25°以下程度オフした面であってもよい。(000−1)面はC面とも呼ばれる。第1の主面80aが(000−1)面である場合、オリエンテーションフラット部OFが延在する方向と垂直な方向a1は、<1−100>方向となり、より特定的には[1−100]方向となる。インデックスフラット部IFが延在する方向と垂直な方向a4は、<11−20>方向となり、より特定的には[11−20]方向となる。
More specifically, referring to FIG. 31, first
次に、炭化珪素エピタキシャル層形成工程(S20:図3)が実施される。具体的には、図6を参照して、炭化珪素エピタキシャル層81は、たとえばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、炭化珪素単結晶基板80の第1の主面80aおよび第1の側端部80cに接して形成される。炭化珪素エピタキシャル層81は、第1の主面80aに接する第3の主面10bと、第3の主面10bと反対側の第4の主面10aと、第3の主面10bと第4の主面10aとを繋ぐ第2の側端部81cと、第2の側端部81cと第4の主面10aとの外周端部81eとを有している。
Next, a silicon carbide epitaxial layer forming step (S20: FIG. 3) is performed. Specifically, referring to FIG. 6, silicon
より具体的には、まず炭化珪素単結晶基板80がチャンバ内に配置された後、炭化珪素単結晶基板がたとえば1500℃以上1700℃以下の温度に昇温される。その後、炭化珪素原料ガスがチャンバ内に導入される。炭化珪素原料ガスは、たとえばシランと、プロパンと、窒素と、アンモニアとを含むガスである。これにより、炭化珪素単結晶基板80の第1の主面80aと、第1の側端部80cと、第1の主面80aおよび第1の側端部80cの境界80dとに接する炭化珪素エピタキシャル層81が形成される。
More specifically, after silicon carbide
図7(a)を参照して、平面視において、エピタキシャル層81の第4の主面10aの側端部81c付近には、複数の段差部2が形成されている。段差部2は、炭化珪素単結晶基板80の側端部81cから中心80p方向に向かって伸長するように形成されている。典型的には、段差部2は、第4の主面10aの図中下側であるオリエンテーションフラット部OF側および第4の主面10aの図中左側である第1の部分P1側に主に形成され、当該第1の部分P1と反対側の第2の部分P2側においてはほとんど形成されていない。なお、第4の主面10aが(0001)面である場合、第1の部分P1はインデックスフラット部IFであり、第4の主面が(000−1)面である場合、第2の部分P2がインデックスフラット部IFである。第4の主面10aが(0001)面および(000−1)面のいずれの場合においても、段差部2は、第2の部分P2側よりも第1の部分P1側に多く形成される。
With reference to FIG. 7A, a plurality of
また図7(b)を参照して、段差部2は、第4の主面10aの図中下側であるオリエンテーションフラット部OF側と、オリエンテーションフラット部OFと反対側と、第4の主面10aの図中左側である第1の部分P1側と、当該第1の部分P1の反対側の第2の部分P2側とに形成されていてもよい。この場合、第2の部分P2側に形成される段差部2の平均の長さは、第1の部分P1側に形成される段差部2の平均の長さよりも長くてもよい。また、第2の部分P2側に形成される段差部2の本数は、第1の部分P1側に形成される段差部2の本数よりも少なくてもよい。さらに、<11−20>方位に沿って伸長する段差部2以外に、<1−100>方位に沿って伸長する段差部2が形成されていてもよい。図7(a)の場合と同様に、第4の主面10aが(0001)面である場合、第1の部分P1はインデックスフラット部IFであり、第4の主面が(000−1)面である場合、第2の部分P2がインデックスフラット部IFである。
Further, referring to FIG. 7B, the stepped
図8〜図10を参照して、段差部2の詳細について説明する。図8に示すように、第4の主面10aが{0001}面である場合、段差部2は第2の側端部81cから<11−20>方向から第4の主面10a内において±20°の範囲の方向に沿って伸長するように形成されている。言い換えれば、第4の主面10aにおいて、段差部2の伸長方向a3と、オリエンテーションフラット部OFが延在する方向a2との成す角度を角度θとすると、角度θの範囲は−20°以上20°以下である。なお、角度の正負に関しては、段差部2が<11−20>方向から<1−100>方向に傾いている場合を正とすることができる。炭化珪素単結晶基板80の第1の側端部80cから中心80pに向かう方向に沿った段差部2の長さはたとえば、50μm以上5000μm以下である。また上記段差部2の長さL3を第1の主面80aの幅の最大値で除した比率は、0.03%以上5%以下である。炭化珪素単結晶基板80の第2の側端部81cの外周端から境界81dまでの距離L2はたとえば150μmである。オリエンテーションフラット部が延在する方向と平行な方向a2における上記境界81dから段差部2の終端までの距離L1はたとえば200μmである。当該距離L1は、たとえば200μm以上1000μm以下であり、好ましくは300μm以上600μm以下である。第1の側端部80cから中心80pに向かう方向に沿った段差部2の長さL3は、たとえば50μm以上5000μm以下である。
The detail of the level | step-
図9を参照して、段差部2は炭化珪素エピタキシャル層81の第4の主面10aに開口を有する亀裂であり、炭化珪素エピタキシャル層81内に段差部2の底部が形成されていてもよい。第4の主面10aの最表面から段差部2の底部までの深さH1(つまり段差部2の第1の主面80aに垂直な方向の深さH1)は、たとえば1μm以上50μm以下である。
Referring to FIG. 9, stepped
図8および図10を参照して、段差部2は、炭化珪素単結晶基板80の第1の側端部80cの上方、第1の主面80aの上方および第1の側端部80cと第1の主面80aとの境界80dの上方に形成されている。第1の主面80a上に形成された炭化珪素エピタキシャル層81の第4の主面10aには、ステップフロー成長のステップ3が形成されている。段差部2は、ステップバンチングであってもよい。ステップフロー成長のステップ3は1nm〜10nm程度が典型値であるが、当該段差部2の段差は1μm〜50μm程度である。段差部2は、複数の面方位を有する面が露出した第1の側端部80c上に形成された炭化珪素エピタキシャル層81の部分から第1の主面上に形成された炭化珪素エピタキシャル層81の部分にまで形成されていてもよい。
Referring to FIGS. 8 and 10,
図11を参照して、炭化珪素エピタキシャル層81の第4の主面10aが{0001}面から<11−20>方向に角度αだけオフした面である場合を想定する。ここでc1方向が<0001>方向であり、a5方向が<11−20>方向であるとする。この場合、方向a2は、<11−20>方向と平行な直線を第4の主面10aに投影した直線に沿った方向a2である。図8に示すように、段差部2が第4の主面10a内において伸長する方向a3は、<11−20>方向と平行な直線を第4の主面10aに投影した直線を第4の主面10a内において±20°の範囲内の角度θだけ回転した直線に沿った方向である。ここで、c2方向は第4の主面10aの法線方向である。なお、上記角度α(オフ角)が0°である場合、a2方向は<11−20>方向となる。
Referring to FIG. 11, a case is assumed where fourth
次に、エピタキシャル層の端部除去工程(S30:図3)が実施される。具体的には、図12を参照して、炭化珪素単結晶基板80の第1の側端部80cおよび炭化珪素エピタキシャル層81の第2の側端部81cとが、たとえば研磨などにより除去されことにより、第1の側端部80cおよび境界80dに接して形成された炭化珪素エピタキシャル層81が除去される。これにより、炭化珪素エピタキシャル層81の第4の主面10aに形成されていた段差部2が除去される。図12において、破線で示した部分は研磨前の炭化珪素基板10の形状であり、実線で示した部分は研磨後の炭化珪素基板10の形状である。好ましくは、炭化珪素単結晶基板80の第1の側端部80cおよび炭化珪素エピタキシャル層81の第2の側端部81cとが第1の主面80aと平行な方向に同時に研磨されることにより、上記段差部2が除去される。炭化珪素単結晶基板80および炭化珪素エピタキシャル層81の研磨量L5は、たとえば50μm以上1000μm以下程度である。
Next, the epitaxial layer end removal step (S30: FIG. 3) is performed. Specifically, referring to FIG. 12, first
段差部2の除去は、たとえばチャンファリングやエッジポリッシングにより行われてもよい。チャンファリングの条件は、たとえば以下の通りである。砥粒の種類がダイヤ、もしくはCBN(立方晶窒化ホウ素)であり、砥粒の番手が400番から2500番であり、結合剤がメタル、電着、レジンのいずれかである層型砥石に配置された、所望の形状をした溝部に基板の端面を押し当て、基板と砥石を相対的に回転させることにより基板の端部を面取り加工する。エッジポリッシングの条件は、たとえば以下の通りである。砥粒の種類がダイヤ、もしくはCBNであり、砥粒の番手が1000番から10000番であり、結合剤がメタル、電着、レジン、硬質ゴムのいずれかである砥石に基板の端部を押し当て、基板端面を研磨加工する。なお、段差部2の除去は、後述する二酸化珪素層形成工程(S40:図15)の前に行われる。
The removal of the stepped
次に、実施の形態1に係る炭化珪素基板10の作用効果について説明する。
実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法によれば、100mmより大きい幅を有する炭化珪素単結晶基板80の第1の主面80aと、第1の側端部80cと、境界80dとに接する炭化珪素エピタキシャル層81が形成された後、第1の側端部80cおよび境界80dに接して形成された炭化珪素エピタキシャル層81が除去される。これにより、上記第1の側端部80cと境界80d上に形成された段差部2が除去されるので、炭化珪素基板10上に二酸化珪素層が形成された場合において、二酸化珪素層に対して割れが発生することを抑制することができる。
Next, functions and effects of
According to the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to the embodiment, the first
また実施の形態1に係る炭化珪素基板10の製造方法によれば、炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程では、境界上に段差部2を有する炭化珪素エピタキシャル層81が形成される。炭化珪素エピタキシャル層を除去する工程では、段差部2が除去される。これにより、炭化珪素基板上に二酸化珪素層が形成された場合において、二酸化珪素層に対して割れが発生することを効果的に抑制することができる。
According to the method for manufacturing
さらに実施の形態1に係る炭化珪素基板10の製造方法によれば、段差部2は、<11−20>方位と平行な直線を第1の主面80aに投影した直線を第1の主面80a内において±20°の範囲内で回転した直線に沿って伸長するように形成されている。二酸化珪素層の割れは、特に、<11−20>方位と平行な直線を第1の主面80aに投影した直線を第1の主面80a内において±20°の範囲内で回転した直線に沿って伸長する段差部2に起因して発生すると考えられる。それゆえ、上記の方向に伸長する段差部を除去することにより、二酸化珪素層に対して割れが発生することをより効果的に抑制することができる。
Furthermore, according to the method for manufacturing
さらに実施の形態1に係る炭化珪素基板10の製造方法によれば、第1の側端部80cから中心80pに向かう方向に沿った段差部2の長さL3は、50μm以上5000μm以下である。二酸化珪素層の割れは、特に、100μm以上の長さを有する段差部に起因して発生すると考えられる。それゆえ、上記の長さを有する段差部2を除去することにより、二酸化珪素層に対して割れが発生することをより効果的に抑制することができる。
Furthermore, according to the method for manufacturing
さらに実施の形態1に係る炭化珪素基板10の製造方法によれば、段差部2の第1の主面80aに垂直な方向の深さH1は、1μm以上50μm以下である。二酸化珪素層の割れは、特に、5μm以上の深さを有する段差部に起因して発生すると考えられる。それゆえ、上記の深さを有する段差部を除去することにより、二酸化珪素層に対して割れが発生することをより効果的に抑制することができる。
Furthermore, according to the method for manufacturing
さらに実施の形態1に係る炭化珪素基板10の製造方法によれば、第1の主面80aの中心80p上における炭化珪素エピタキシャル層81の厚みH2は、5μm以上である。二酸化珪素層の割れの原因となる段差部2は、炭化珪素エピタキシャル層81の厚みが5μm以上の場合に顕著に発生すると考えられる。それゆえ、炭化珪素エピタキシャル層81の厚みが5μm以上の場合において、二酸化珪素層に対して割れが発生することをより効果的に抑制することができる。
Furthermore, according to the method for manufacturing
実施の形態1に係る炭化珪素基板10によれば、100mmより大きい幅を有する炭化珪素単結晶基板80の第1の主面80aの中心80pに接する炭化珪素エピタキシャル層81の第4の主面10aの外周端部81eは、第1の主面80aと第1の側端部80cとの境界80dよりも第1の主面80aと平行な方向の中心80p側に位置する。これにより、上記境界80d上の段差部2が除去された炭化珪素基板10を得ることができる。それゆえ、炭化珪素基板10上に二酸化珪素層が形成された場合において、二酸化珪素層に対して割れが発生することを抑制することができる。
According to
また実施の形態1に係る炭化珪素基板10によれば、炭化珪素エピタキシャル層81は、第3の主面10bと第4の主面10aとを繋ぐ第2の側端部81cを含む。断面視において、第2の側端部81cは、第1の側端部80cに沿って曲率を有するように形成されている。これにより、上記境界80d上の段差部2が除去された炭化珪素基板10を得ることができる。それゆえ、炭化珪素基板10上に二酸化珪素層が形成された場合において、二酸化珪素層に対して割れが発生することを抑制することができる。
According to
さらに実施の形態1に係る炭化珪素基板10によれば、第1の主面80aの中心80p上における炭化珪素エピタキシャル層81の厚みH2は、5μm以上である。二酸化珪素層の割れの原因となる段差部2は、炭化珪素エピタキシャル層81の厚みが5μm以上の場合に顕著に発生すると考えられる。それゆえ、炭化珪素エピタキシャル層81の厚みが5μm以上の場合において、二酸化珪素層に対して割れが発生することをより効果的に抑制することができる。
(実施の形態2)
図13および図14を参照して、実施の形態2に係る炭化珪素半導体装置としてのMOSFET1の構造について説明する。
Furthermore, according to
(Embodiment 2)
With reference to FIGS. 13 and 14, the structure of MOSFET 1 as the silicon carbide semiconductor device according to the second embodiment will be described.
実施の形態2に係るMOSFET1は、炭化珪素基板10と、ゲート絶縁膜91と、ゲート電極92と、層間絶縁膜93と、ソース電極94と、ソース配線95と、ドレイン電極98とを主に有する。炭化珪素基板10は、実施の形態1で説明した炭化珪素基板10である。つまり、炭化珪素基板10は、炭化珪素単結晶基板80と、炭化珪素エピタキシャル層81とを有する。炭化珪素基板10は、さらに、p型ベース領域82と、n型領域83と、p型コンタクト領域84とを含む。
MOSFET 1 according to the second embodiment mainly includes
p型ベース領域82はp型(第2導電型)を有する。p型ベース領域82はn型ドリフト領域85上に設けられている。p型ベース領域82の不純物濃度は、たとえば1×1018cm-3である。n型領域83はn型(第1導電型)を有する。n型領域83は、p型ベース領域82によってn型ドリフト領域85から隔てられるようにp型ベース領域82上に設けられている。p型コンタクト領域84はp型を有する。p型コンタクト領域84はソース電極94およびp型ベース領域82につながっている。
The p-
炭化珪素基板10の第4の主面10aにはトレンチTRが設けられている。トレンチTRは壁面SWおよび底部BTを有する。壁面SWはn型領域83およびp型ベース領域82を貫通してn型ドリフト領域85に至っている。壁面SWはp型ベース領域82上において、MOSFET1のチャネル面を含む。
Trench TR is provided in fourth
壁面SWは炭化珪素基板10の第4の主面10aに対して傾斜しており、トレンチTRは開口に向かってテーパ状に拡がっている。壁面SWの面方位は、(000−1)面に対して50°以上65°以下傾斜していることが好ましい。底部BTはn型ドリフト領域85上に位置している。本実施の形態において、底部BTは炭化珪素基板10の第4の主面10aとほぼ平行な面である。
Wall surface SW is inclined with respect to fourth
ゲート絶縁膜91は、トレンチTRの壁面SWおよび底部BTの各々を覆っている。ゲート電極92はゲート絶縁膜91上に設けられている。ソース電極94は、n型領域83およびp型コンタクト領域84の各々に接している。ソース配線95はソース電極94に接している。ソース配線95は、たとえばアルミニウム層である。層間絶縁膜93はゲート電極92とソース配線95との間を絶縁している。ドレイン電極98(裏面電極)は炭化珪素単結晶基板80に接して配置されている。
次に、図15〜図26を参照して、実施の形態2に係るMOSFET1の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing MOSFET 1 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、実施の形態1で説明した炭化珪素基板10の製造方法と同様の方法により、炭化珪素基板10が準備される。具体的には、炭化珪素単結晶基板準備工程(S10:図3、図15)と、炭化珪素エピタキシャル層形成工程(S20:図3、図15)と、エピタキシャル層の端部除去工程(S30:図3、図15)とが実施される。
First,
次に、p型ベース領域およびn型ドリフト領域を形成する工程が実施される。具体的には、図16を参照して、具体的には、p型ベース領域82を形成するために、n型ドリフト領域85の第4の主面10aの全面に対して、たとえばアルミニウム(Al)などの、p型を付与するための不純物がイオン注入される。またn型領域83を形成するため、第4の主面10aの全面に対して、たとえばリン(P)などの、n型を付与するための不純物がイオン注入される。なおイオン注入の代わりに、不純物の添加をともなうエピタキシャル成長が用いられてもよい。
Next, a step of forming a p-type base region and an n-type drift region is performed. Specifically, referring to FIG. 16, specifically, in order to form p-
次に、二酸化珪素層形成工程(S40:図15)が実施される。具体的には、図17および図18を参照して、炭化珪素エピタキシャル層81の第4の主面10aおよび第2の側端部81cと、炭化珪素単結晶基板80の第1の側端部80cとに接して二酸化珪素層61が形成される。二酸化珪素層61は、たとえばCVDにより形成される。炭化珪素単結晶基板80の中心80pに対向する位置における二酸化珪素層61の厚みH3は、たとえば0.8μm以上20μm以下である。好ましくは、上記二酸化珪素層61の厚みH3は、たとえば1.0μm以上2.2μm以下である。次に、二酸化珪素層61を緻密化するための熱処理が行われてもよい。二酸化珪素層61を緻密化するための熱処理は、二酸化珪素層61を窒素雰囲気中で850℃の温度で30分間保持することにより行われる。次に、二酸化珪素層61上にp型コンタクト領域84が形成されることになる位置に対応した開口を有するにレジスト層(図示せず)がフォトリソグラフィーにより形成される。次に、二酸化珪素層61の一部がエッチングされることにより、p型コンタクト領域84が形成されることになる位置に対応した開口を有するイオン注入用マスク61が形成される。イオン注入用マスク61は二酸化珪素により構成される。
Next, a silicon dioxide layer forming step (S40: FIG. 15) is performed. Specifically, referring to FIGS. 17 and 18, fourth
次に、イオン注入工程(S50:図15)が実施される。図19を参照して、上記イオン注入用マスク61を用いたイオン注入により、p型コンタクト領域84が形成される。具体的には、イオン注入用マスク61を用いて、第4の主面10aに対して、たとえばアルミニウム(Al)などの、p型を付与するための不純物がイオン注入される。次にイオン注入用マスク61が除去される(図20)。このように、フォトリソグラフィー法およびイオン注入によって炭化珪素基板10の第4の主面10aとp型ベース領域82とを繋ぐp型コンタクト領域84が形成される。
Next, an ion implantation step (S50: FIG. 15) is performed. Referring to FIG. 19, p-
次に、不純物を活性化するための熱処理が行われる。この熱処理の温度は、好ましくは1500℃以上1900℃以下であり、たとえば1700℃程度である。熱処理の時間は、たとえば30分程度である。熱処理の雰囲気は、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, a heat treatment for activating the impurities is performed. The temperature of this heat treatment is preferably 1500 ° C. or higher and 1900 ° C. or lower, for example about 1700 ° C. The heat treatment time is, for example, about 30 minutes. The atmosphere of the heat treatment is preferably an inert gas atmosphere, for example, an Ar atmosphere.
図21を参照して、n型領域83およびp型コンタクト領域84からなる面上に、開口部を有するマスク層40がフォトリソグラフィー法によって形成される。マスク層40として、たとえば二酸化珪素などを用いることができる。開口部はトレンチTR(図13)が形成される位置に対応して形成される。
Referring to FIG. 21,
次に、凹部形成工程(S60:図15)が実施される。具体的には、図22を参照して、マスク層40が形成された炭化珪素基板10をプラズマエッチングすることにより、炭化珪素基板10の第4の主面10aに凹部TQが形成される。マスク層40の開口部を通じて、炭化珪素基板10のn型領域83と、p型ベース領域82と、n型ドリフト領域85の一部とがエッチングにより除去されることにより当該凹部TQが形成される。エッチングの方法としては、たとえばドライエッチングであり、より具体的には誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング(ICP−RIE)を用いることができる。たとえば反応ガスとしてSF6またはSF6とO2との混合ガスを用いて炭化珪素基板10の第4の主面10aに対してICP−RIEが行われることにより、トレンチTR(図1)が形成されるべき領域に、炭化珪素基板10の厚さ方向(図中の縦方向)にほぼ沿った壁面Aおよび底部Bを有する凹部TQが形成される。
Next, a recess forming step (S60: FIG. 15) is performed. Specifically, referring to FIG. 22, plasma etching is performed on
次に、熱エッチング工程が(S70:図15)実施される。具体的には、炭化珪素基板10に形成された凹部TQに対して熱エッチングが行われる。熱エッチング工程では、塩素を含む気体を炉内に供給しながら、炉内において炭化珪素基板10の凹部TQの壁面Aが熱エッチングされる。炭化珪素基板10は炉内においてたとえば1000℃以上1800℃以下で20分程度加熱されることにより、炭化珪素基板10の凹部TQの壁面Aがエッチングされる。好ましくは、炭化珪素基板10の熱エッチングの温度は800℃以上であり、より好ましくは1300℃以上であり、さらに好ましくは1500℃以上である。なお、二酸化珪素から作られたマスク層40は、炭化珪素に対する選択比が極めて大きいので、炭化珪素の熱エッチング中に実質的にエッチングされない。
Next, a thermal etching process is performed (S70: FIG. 15). Specifically, thermal etching is performed on recess TQ formed in
図23に示すように、上記の熱エッチング工程を実施することにより、凹部TQの壁面Aおよび底部Bがたとえば2nm〜0.1μm程度エッチングされることにより、炭化珪素基板10上に壁面SWおよび底部BTから形成されるトレンチTRが形成される。次に、マスク層40がエッチングなど任意の方法により除去される。トレンチTRは、側面である壁面SWと壁面SWに連接する底部BTとにより形成されている。底部BTは面であっても構わないし、線であっても構わない。底部BTが線である場合、トレンチTRの形状は断面視においてV型となる。
As shown in FIG. 23, by performing the above-described thermal etching step, the wall surface A and the bottom portion B of the recess TQ are etched by, for example, about 2 nm to 0.1 μm, so that the wall surface SW and the bottom portion are formed on the
次に、ゲート絶縁膜形成工程(S80:図15)が実施される。具体的には、図24を参照して、上述した凹部TQの壁面Aを熱エッチングすることによりトレンチTRを形成した後、トレンチTRの壁面SWに接してゲート絶縁膜91が形成される。よりトレンチTRの壁面SWおよび底部BTの各々を覆い、n型ドリフト領域85、p型ベース領域82、n型領域83およびp型コンタクト領域84と接するゲート絶縁膜91が形成される。ゲート絶縁膜91は二酸化珪素からなり、たとえば熱酸化により形成され得る。
Next, a gate insulating film forming step (S80: FIG. 15) is performed. Specifically, referring to FIG. 24, after trench TR is formed by thermally etching wall surface A of recess TQ described above,
ゲート絶縁膜91の形成後に、雰囲気ガスとして一酸化窒素(NO)ガスを用いるNOアニールが行われてもよい。具体的には、たとえば、ゲート絶縁膜91が形成された炭化珪素基板10が、一酸化窒素雰囲気中において温度1100℃以上1300℃以下で1時間程度保持される。
After the formation of the
次に、ゲート電極形成工程(S90:図15)が実施される。具体的には、図25を参照して、ゲート絶縁膜91上にゲート電極92が形成される。具体的には、トレンチTRの内部の領域をゲート絶縁膜91を介して埋めるように、ゲート絶縁膜91上にゲート電極92が形成される。ゲート電極92の形成方法は、たとえば、導体またはドープトポリシリコンの成膜とCMPとによって行い得る。
Next, a gate electrode formation step (S90: FIG. 15) is performed. Specifically, referring to FIG. 25,
次に、層間絶縁膜形成工程が実施される。具体的には、ゲート電極92の露出面を覆うように、ゲート電極92およびゲート絶縁膜91上に層間絶縁膜93が形成される。層間絶縁膜93およびゲート絶縁膜91に開口部が形成されるようにエッチングが行われる。この開口部により第4の主面10a上においてn型領域83およびp型コンタクト領域84の各々が露出される。層間絶縁膜93の厚みは、たとえば1.0μmである。層間絶縁膜93の厚みは、たとえば0.8μm以上20μm以下であり、好ましくは1.0μm以上2.2μm以下である。
Next, an interlayer insulating film forming step is performed. Specifically, an
次に、ソース電極形成工程(S100:図15)が実施される。第4の主面10a上においてn型領域83およびp型コンタクト領域84の各々に接するソース電極94が形成される。具体的には、スパッタリングにより、たとえばTi、AlおよびSiを含む金属膜が、n型領域83およびp型コンタクト領域84の各々に接して形成される。次に、当該金属膜が形成された炭化珪素基板10を1000℃程度でアニールすることにより、当該金属膜が合金化し、炭化珪素基板10とオーミック接合するソース電極94が形成される。同様に、炭化珪素単結晶基板80の第2の主面80bにドレイン電極98が形成されてもよい。
Next, a source electrode forming step (S100: FIG. 15) is performed.
再び図13を参照して、ソース電極94および層間絶縁膜93に接するようにソース配線95が形成される。ソース配線95として、たとえばTi/Al層が用いられる。以上により、実施の形態2に係るMOSFET1が完成する。
Referring again to FIG. 13,
次に、実施の形態2に係るMOSFET1の作用効果について説明する。
実施の形態2に係るMOSFET1の製造方法によれば、実施の形態1に記載の方法で製造された炭化珪素基板10が準備される。炭化珪素エピタキシャル層81の主面10aに対向して配置された二酸化珪素層61、93が形成される。これにより、炭化珪素エピタキシャル層81の主面10aに対向して配置された二酸化珪素層61、93に対して割れが発生することを抑制することができる。
Next, the function and effect of MOSFET 1 according to the second embodiment will be described.
According to the method for manufacturing MOSFET 1 according to the second embodiment,
また実施の形態2に係るMOSFET1の製造方法によれば、二酸化珪素層61は、イオン注入用マスク61aを含む。これにより、イオン注入用マスク61aに対して割れが発生することを抑制することができる。
According to the method for manufacturing MOSFET 1 according to the second embodiment,
さらに実施の形態2に係るMOSFET1の製造方法によれば、イオン注入用マスク61aは、炭化珪素単結晶基板80の第1の側端部80cに接する。イオン注入用マスク61aは、段差部2が除去された第1の側端部80cに接して形成されるため、イオン注入用マスク61aに対して割れが発生することを抑制することができる。
Further, according to the method for manufacturing MOSFET 1 according to the second embodiment, ion implantation mask 61 a is in contact with first
さらに実施の形態2に係るMOSFET1の製造方法によれば、二酸化珪素層93は、層間絶縁膜93を含む。これにより、層間絶縁膜93に対して割れが発生することを抑制することができる。
Furthermore, according to the method for manufacturing MOSFET 1 according to the second embodiment,
さらに実施の形態2に係るMOSFET1の製造方法によれば、二酸化珪素層61、93の厚みH3は、0.8μm以上20μm以下である。これにより、二酸化珪素層61、93の厚みH3が0.8μm以上20μm以下の場合においても、二酸化珪素層61、93に対して割れが発生することを抑制することができる。 Furthermore, according to the method for manufacturing MOSFET 1 according to the second embodiment, thickness H3 of silicon dioxide layers 61 and 93 is not less than 0.8 μm and not more than 20 μm. Thereby, even when the thickness H3 of the silicon dioxide layers 61 and 93 is 0.8 μm or more and 20 μm or less, it is possible to prevent the silicon dioxide layers 61 and 93 from being cracked.
さらに実施の形態2に係るMOSFET1の製造方法によれば、二酸化珪素層を形成する工程の後、炭化珪素基板10および二酸化珪素層61、93をアニールする工程をさらに備えた。これにより、炭化珪素基板10および二酸化珪素層61、93をアニールする場合においても、二酸化珪素層61、93に対して割れが発生することを抑制することができる。
Furthermore, the method for manufacturing MOSFET 1 according to the second embodiment further includes the step of annealing
実施の形態2に係るMOSFET1は、実施の形態1に記載の炭化珪素基板10と、炭化珪素エピタキシャル層81に対向して配置された二酸化珪素層93とを有する。これにより、MOSFET1の二酸化珪素層93に対する割れを抑制することができる。
MOSFET 1 according to the second embodiment includes
また実施の形態2に係るMOSFET1によれば、二酸化珪素層93は、層間絶縁膜93である。これにより、MOSFETの層間絶縁膜93に対する割れを抑制することができる。
Further, according to MOSFET 1 according to the second embodiment,
さらに実施の形態2に係るMOSFET1によれば、二酸化珪素層93の厚みH3は、0.8μm以上20μm以下である。二酸化珪素層93の厚みH3が0.8μm以上20μm以下の場合においても、二酸化珪素層93に対して割れが発生することを抑制することができる。
(実施の形態3)
次に、実施の形態3に係る炭化珪素基板10の構成について説明する。実施の形態3に係る炭化珪素基板10の構成は、以下の点を除き、実施の形態1に係る炭化珪素基板10の構成と同様である。そのため、同一または対応する部分については同じ符号を付し、同じ説明は繰り返さない。つまり、実施の形態1に係る炭化珪素基板10の炭化珪素エピタキシャル層81の第3の主面10bの外周端部81tと、炭化珪素単結晶基板80の第1の主面80aと第1の側端部80cとの境界80dとは、第1の主面80aと平行な方向においてほぼ同じ位置であるのに対して、実施の形態3に係る炭化珪素基板10の炭化珪素エピタキシャル層81の第3の主面10bの外周端部81tが、炭化珪素単結晶基板80の第1の主面80aと第1の側端部80cとの境界80dよりも第1の主面80aと平行な方向の中心80p側に位置する。
Furthermore, according to MOSFET 1 according to the second embodiment,
(Embodiment 3)
Next, the configuration of
図27を参照して、実施の形態3に係る炭化珪素基板10は、炭化珪素単結晶基板80と、炭化珪素エピタキシャル層81とを主に有している。炭化珪素エピタキシャル層81は、第1の主面80aの中心80pに接する第3の主面10bと、第3の主面10bとは反対の第4の主面10aとを含む。断面視において、第4の主面10aの外周端部81eは、第1の主面80aと第1の側端部80cとの境界80dよりも第1の主面80aと平行な方向の中心80p側に位置する。また炭化珪素エピタキシャル層81の第3の主面10bの外周端部81tは、炭化珪素単結晶基板80の第1の主面80aと第1の側端部80cとの境界80dよりも第1の主面80aと平行な方向の中心80p側に位置する。第4の主面10aの外周端部81eから、境界80dまでの第1の主面80aと平行な方向の距離L1は、たとえば200μm以上1000μm以下である。当該距離L1は、好ましくは300μm以上600μm以下である。また炭化珪素単結晶基板80の最外周部80eから境界80dまでの第1の主面80aと平行な方向の距離L2はたとえば150μmである。好ましくは、炭化珪素単結晶基板80の境界80dおよび第1の側端部80cには炭化珪素エピタキシャル層81が配置されていない。
Referring to FIG. 27,
次に、実施の形態3に係る炭化珪素基板10の製造方法について説明する。実施の形態3に係る炭化珪素基板10の製造方法は、エピタキシャル層の端部除去工程(S30:図3)を除き、実施の形態1に係る炭化珪素基板10の製造方法と同様である。
Next, a method for manufacturing
図3を参照して、実施の形態1で説明した方法と同様の方法で、炭化珪素単結晶基板準備工程(S10:図3)および炭化珪素エピタキシャル層形成工程(S20:図3)が実施される。 Referring to FIG. 3, the silicon carbide single crystal substrate preparation step (S10: FIG. 3) and the silicon carbide epitaxial layer formation step (S20: FIG. 3) are performed by the same method as described in the first embodiment. The
次に、エピタキシャル層の端部除去工程(S30:図3)が実施される。具体的には、図27を参照して、炭化珪素単結晶基板80の第1の側端部80cと、第1の主面80aと第1の側端部80cとの境界80dと、第1の主面80aの一部上に形成されている炭化珪素エピタキシャル層81が除去され、炭化珪素単結晶基板80の中心80pに接する炭化珪素エピタキシャル層81が残存する。これにより、炭化珪素エピタキシャル層81の端部に形成されていた段差部2が除去される。除去される炭化珪素エピタキシャル層81の、第1の主面80aに平行な方向の幅は距離L2+距離L1である。距離L2はたとえば150μmであり、距離L1はたとえば200μm以上1000μm以下である。距離L1は好ましくは、300μm以上600μm以下である。炭化珪素エピタキシャル層81の除去は、ドライエッチングまたはウェットエッチングにより行われてもよい。ドライエッチングの条件は、たとえば物理的にAr、あるいは、化学的にSF6を用いたプラズマを用いた処理、あるいはこの組合せの処理により、ウェットエッチングの条件は、たとえばNaOH(水酸化ナトリウム)、あるいは、KOH(水酸化カリウム)、あるいはこの組合せによる除去である。
Next, the epitaxial layer end removal step (S30: FIG. 3) is performed. Specifically, referring to FIG. 27, first
図29を参照して、エピタキシャル層の端部除去工程(S30:図3)によって、段差部2の深さ程度の厚みの炭化珪素エピタキシャル層81が除去され、炭化珪素エピタキシャル層81の一部が残存エピタキシャル部81fとして残っても構わない。残存エピタキシャル部81fは、炭化珪素単結晶基板80の第1の側端部80c上に接して設けられている。残存エピタキシャル部81fの境界80d上の厚みH4は、第1の主面80aの中心80p上における炭化珪素エピタキシャル層81の厚みH2よりも小さい。残存エピタキシャル部81fは、実施の形態1で説明したような段差部2が除去されて残った部分である。炭化珪素エピタキシャル層81の第4の主面10aの外周端部81eは、境界80dよりも第1の主面80aと平行な方向において中心80p側に位置する。
Referring to FIG. 29, silicon
図30を参照して、エピタキシャル層の端部除去工程(S30:図3)によって、第1の主面80aの一部および第1の側端部80cの一部がオーバーエッチングされてもよい。第1の主面80aの一部および第1の側端部80cの一部がオーバーエッチングされることにより、第1の主面80aの端部に段差面80fが形成されている。段差面80fは、炭化珪素エピタキシャル層81の第4の主面10aの外周端部81eから第3の主面10bの外周端部81tに亘る面に沿って、第1の主面80aがエッチングされて形成される。段差面80fから第2の主面80bまでの距離は、第1の主面80aから第2の主面までの距離よりも短い。
Referring to FIG. 30, a part of first
次に、実施の形態3に係るMOSFET1の作用効果について説明する。
実施の形態3に係る炭化珪素基板10によれば、第3の主面10bの外周端部81tは、第1の主面80aと第1の側端部80cとの境界80dよりも第1の主面80aと平行な方向の中心80p側に位置する。これにより、上記境界80d上の炭化珪素エピタキシャル層81が除去された炭化珪素基板10を得ることができる。それゆえ、炭化珪素基板10上に二酸化珪素層が形成された場合において、二酸化珪素層に対して割れが発生することを抑制することができる。
Next, the function and effect of MOSFET 1 according to the third embodiment will be described.
According to
また実施の形態3に係る炭化珪素基板10によれば、第4の主面10aの外周端部81eから、境界80dまでの第1の主面80aと平行な方向の距離L1は、10μm以上5000μm以下である。これにより、上記境界80d上の段差部2が効果的に除去された炭化珪素基板10が得られる。それゆえ、炭化珪素基板10上に二酸化珪素層が形成された場合において、二酸化珪素層に対して割れが発生することを抑制することができる。(実施の形態4)
次に、実施の形態4に係るMOSFET1の構成および製造方法について説明する。実施の形態4に係るMOSFET1の構成および製造方法は、実施の形態4に係るMOSFET1が実施の形態3に係る炭化珪素基板10を用いるのに対し、実施の形態2に係るMOSFET1は実施の形態1に係る炭化珪素基板10を用いる点において異なっており、その他の構成および製造方法は実施の形態2に係るMOSFET1と同様である。
Further, according to
Next, the structure and manufacturing method of MOSFET 1 according to the fourth embodiment will be described. In the configuration and manufacturing method of MOSFET 1 according to the fourth embodiment, MOSFET 1 according to the fourth embodiment uses
図28を参照して、実施の形態4に係るMOSFET1の製造方法について説明する。上述したように、実施の形態4に係るMOSFET1の製造方法は、実施の形態3に係る炭化珪素基板10を用いる。
With reference to FIG. 28, a method of manufacturing MOSFET 1 according to the fourth embodiment will be described. As described above, the method for manufacturing MOSFET 1 according to the fourth embodiment uses
実施の形態3に係る炭化珪素基板10の製造方法と同様の方法により、炭化珪素単結晶基板準備工程(S10:図3、図15)と、炭化珪素エピタキシャル層形成工程(S20:図3、図15)と、エピタキシャル層の端部除去工程(S30:図3、図15)とが実施され、図27に示す炭化珪素基板10が準備される。
A silicon carbide single crystal substrate preparation step (S10: FIG. 3 and FIG. 15) and a silicon carbide epitaxial layer formation step (S20: FIG. 3 and FIG. 15) and the edge removal step of the epitaxial layer (S30: FIGS. 3 and 15) are performed, and
次に、二酸化珪素層形成工程(S40:図15)が実施される。具体的には、図28を参照して、イオン注入用マスクとしての二酸化珪素層61が、炭化珪素単結晶基板80の第1の側端部80cおよび第1の主面80aの一部と、炭化珪素エピタキシャル層81の第4の主面10aに接して形成される。
Next, a silicon dioxide layer forming step (S40: FIG. 15) is performed. Specifically, referring to FIG. 28,
以降、実施の形態3で説明した方法と同様の、イオン注入工程(S50:図15)と、凹部形成工程(S60:図15)と、熱エッチング工程(S70:図15)と、ゲート絶縁膜形成工程(S80:図15)と、ゲート電極形成工程(S90:図15)と、ソース電極形成工程(S70:図15)とが実施され、図13に示すMOSFET1が製造される。 Thereafter, the same ion implantation process (S50: FIG. 15), recess forming process (S60: FIG. 15), thermal etching process (S70: FIG. 15), gate insulating film, and the same method as described in the third embodiment. The formation step (S80: FIG. 15), the gate electrode formation step (S90: FIG. 15), and the source electrode formation step (S70: FIG. 15) are performed, and the MOSFET 1 shown in FIG. 13 is manufactured.
なお、上記各実施の形態において、第1導電型をn型とし、かつ第2導電型をp型として説明したが、第1導電型がp型であって、かつ第2導電型がn型であっても構わない。また上記実施の形態2および4において、炭化珪素半導体装置の一例としてMOSFETを例に挙げて説明したが、炭化珪素半導体装置は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やSBD(Schottky Barrier Diode)などであってもよい。
In each of the above embodiments, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. However, the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type. It does not matter. In
今回開示された実施の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 embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 炭化珪素半導体装置(MOSFET)、2 段差部、3 ステップ、10 炭化珪素基板、10a 第4の主面、10b 第3の主面、40 マスク層、61 二酸化珪素層(イオン注入用マスク)、80 炭化珪素単結晶基板、80a 第1の主面、80b 第2の主面、80c 第1の側端部、80d,81d 境界、80e 最外周部、80f 段差面、80p 中心、81 炭化珪素エピタキシャル層(n型ドリフト領域)、81c 第2の側端部、81e,81t 外周端部、81f 残存エピタキシャル部、82 p型ベース領域、83 n型領域、84 p型コンタクト領域、91 ゲート絶縁膜、92 ゲート電極、93 層間絶縁膜、94 ソース電極、95 ソース配線、98 ドレイン電極、A,SW 壁面、B,BT 底部、IF インデックスフラット部、OF オリエンテーションフラット部、TQ 凹部、TR トレンチ、a1 <1−100>方向、a2,a4,a5 <11−20>方向、a3 伸長方向。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon carbide semiconductor device (MOSFET), 2 level | step difference part, 3 step, 10 Silicon carbide substrate, 10a 4th main surface, 10b 3rd main surface, 40 mask layer, 61 silicon dioxide layer (mask for ion implantation), 80 silicon carbide single crystal substrate, 80a first main surface, 80b second main surface, 80c first side end, 80d, 81d boundary, 80e outermost periphery, 80f stepped surface, 80p center, 81 silicon carbide epitaxial Layer (n-type drift region), 81c second side end portion, 81e, 81t outer peripheral end portion, 81f remaining epitaxial portion, 82 p-type base region, 83 n-type region, 84 p-type contact region, 91 gate insulating film, 92 gate electrode, 93 interlayer insulating film, 94 source electrode, 95 source wiring, 98 drain electrode, A, SW wall surface, B, BT bottom, IF Index flat part, OF orientation flat part, TQ recess, TR trench, a1 <1-100> direction, a2, a4, a5 <11-20> direction, a3 extension direction.
Claims (20)
前記第1の側端部と、前記第1の主面と、前記第1の主面および前記第1の側端部の境界とに接する炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程と、
前記第1の側端部および前記境界に接して形成された前記炭化珪素エピタキシャル層を除去する工程とを備えた、炭化珪素基板の製造方法。 A first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, and a first side end connecting the first main surface and the second main surface; And preparing a silicon carbide single crystal substrate having a maximum width of the first main surface of 150 mm or more;
Forming a silicon carbide epitaxial layer in contact with the first side end, the first main surface, and the boundary between the first main surface and the first side end;
And a step of removing the silicon carbide epitaxial layer formed in contact with the first side end and the boundary.
前記炭化珪素エピタキシャル層を除去する工程では、前記段差部が除去される、請求項1に記載の炭化珪素基板の製造方法。 In the step of forming the silicon carbide epitaxial layer, the silicon carbide epitaxial layer having a stepped portion on the boundary is formed,
The method for manufacturing a silicon carbide substrate according to claim 1, wherein the stepped portion is removed in the step of removing the silicon carbide epitaxial layer.
前記炭化珪素エピタキシャル層の主面に対向して配置された二酸化珪素層を形成する工程とを備えた、炭化珪素半導体装置の製造方法。 Preparing a silicon carbide substrate manufactured by the method according to claim 1;
And a step of forming a silicon dioxide layer disposed to face the main surface of the silicon carbide epitaxial layer.
前記第1の主面の中心に接する炭化珪素エピタキシャル層とを備え、
前記炭化珪素エピタキシャル層は、前記第1の主面の前記中心に接する第3の主面と、前記第3の主面とは反対の第4の主面とを含み、
前記第4の主面の外周端部は、前記第1の主面と前記第1の側端部との境界よりも前記第1の主面と平行な方向の前記中心側に位置する、炭化珪素基板。 A first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, and a first side end connecting the first main surface and the second main surface; And the silicon carbide single crystal substrate whose maximum value of the width of the 1st principal surface is 150 mm or more,
A silicon carbide epitaxial layer in contact with the center of the first main surface,
The silicon carbide epitaxial layer includes a third main surface in contact with the center of the first main surface, and a fourth main surface opposite to the third main surface,
An outer peripheral end portion of the fourth main surface is located on the center side in a direction parallel to the first main surface with respect to a boundary between the first main surface and the first side end portion. Silicon substrate.
断面視において、前記第2の側端部は、前記第1の側端部に沿って曲率を有するように形成されている、請求項13に記載の炭化珪素基板。 The silicon carbide epitaxial layer includes a second side end portion connecting the third main surface and the fourth main surface,
The silicon carbide substrate according to claim 13, wherein the second side end portion is formed to have a curvature along the first side end portion in a cross-sectional view.
前記炭化珪素エピタキシャル層に対向して配置された二酸化珪素層とを備えた、炭化珪素半導体装置。 A silicon carbide substrate according to any one of claims 13 to 17,
A silicon carbide semiconductor device comprising: a silicon dioxide layer disposed to face the silicon carbide epitaxial layer.
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