外延碳化硅晶片的制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106463364A(43)申请公布日2017.02.22(21)申请号201580026362.0(74)专利代理机构永新专利商标代理有限公司(22)申请日2015.07.1672002代理人陈建全(30)优先权数据2014-1463042014.07.16JP(51)Int.Cl.H01L21/205(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日C30B25/14(2006.01)2016.11.15C30B29/36(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据H01L21/20(2006.01)PCT/JP2015/0704562015.07.16(87)PCT国际申请的公布数据WO2016/010126JA2016.01.21(71)申请人新日铁住金株式会社地址日本东京(72)发明人蓝乡崇伊藤涉藤本辰雄权利要求书1页说明书11页附图5页(54)发明名称外延碳化硅晶片的制造方法(57)摘要本发明的课题在于，再现性良好地制造台阶聚并少且具有高品质的碳化硅单晶薄膜的外延碳化硅晶片。为了解决上述课题，在外延生长炉内的碳化硅单晶基板的蚀刻处理中使用氢气载气和硅系材料气体，在蚀刻处理结束后还在流入这些气体的状态下进行外延生长条件的变更，条件稳定后导入碳系材料气体，进行外延生长。CN106463364ACN106463364A权利要求书1/1页1.一种外延碳化硅晶片的制造方法，其是在外延生长炉内的碳化硅单晶基板上通过热CVD法使碳化硅外延生长，其特征在于，在外延生长炉内，导入作为载气的氢气和相对于所述载气为10-4体积％以上且10-2体积％以下的硅系材料气体，对碳化硅单晶基板的表面进行超过0.05μm且0.5μm以下蚀刻处理后，在供给所述载气和所述硅系材料气体的状态下变更所述外延生长炉内的外延生长条件，在所述外延生长条件稳定后，在供给所述载气和所述硅系材料气体的状态下进一步供给碳系材料气体，开始碳化硅的外延生长。2.根据权利要求1所述的外延碳化硅晶片的制造方法，其特征在于，所述外延生长条件为外延生长温度、外延生长压力、载气的流量、硅系材料气体的流量或碳系材料气体的流量中的任意一种以上。3.根据权利要求1或2所述的外延碳化硅晶片的制造方法，其特征在于，所述硅系材料气体为硅烷或氯硅烷系的材料气体。4.根据权利要求1～3中任一项所述的外延碳化硅晶片的制造方法，其特征在于，所述碳系材料气体为C3H8气体、C2H4气体以及CH4气体中的一种或二种以上的混合气体。5.根据权利要求1～4中任一项所述的外延碳化硅晶片的制造方法，其特征在于，所得到的外延碳化硅晶片表面的表面粗糙度Ra为1.0nm以下。6.根据权利要求1～5中任一项所述的外延碳化硅晶片的制造方法，其特征在于，所述碳化硅单晶基板相对于(0001)面向<11-20>方向倾斜的偏斜角度为4°以下。2CN106463364A说明书1/11页外延碳化硅晶片的制造方法技术领域[0001]本发明涉及外延碳化硅晶片的制造方法。背景技术[0002]碳化硅(以下标记为SiC)的耐热性以及机械强度优良，物理、化学上稳定，因此作为耐环境性半导体材料受到瞩目。而且，近年来，作为高频高耐压电子器件等的基板，外延SiC晶片的需求得以增高。[0003]在使用SiC单晶基板(以下有时称为SiC基板)制作电力器件、高频器件等的情况下，一般是：通常在SiC基板上利用热CVD法(热化学蒸镀法)使SiC薄膜外延生长；或者，通过离子注入法直接注入掺杂物。在后者的情况下，由于在注入后需要进行高温下的退火，因此多采用利用外延生长来进行薄膜形成。[0004]在SiC的外延膜上除了三角形缺陷、胡萝卜型缺陷、彗星型缺陷等外延缺陷以外，还存在表面的微细凹凸、所谓的台阶聚并(stepbunching)。该台阶聚并通过台阶流动(stepflow)进行外延生长时，各台阶的进行速度不相同，因此通过速度快的台阶追赶上速度慢的台阶，产生台阶的高度增大的结果。如果台阶聚并存在，则例如在其上制作MOS器件时，通过氧化膜与SiC的界面的凹凸使电子的迁移率降低，器件特性变差。因此，为了提高器件的特性以及成品率，外延缺陷同样需要该台阶聚并也降低。[0005]已知上述台阶聚并在通常在生长前进行的SiC基板的蚀刻处理的时刻已经发生，正在对不发生台阶聚并的蚀刻处理条件进行研究。作为一个例子，示出了通过使用氢与硅烷的混合气体作为蚀刻处理气体，蚀刻处理后的台阶聚并与仅使用了氢的蚀刻处理的情况相比能够大幅降低(参考非专利文献1)。[0006]图1中，将以往的进行外延膜生长时的典型热CVD法所得到的生长次序与气体的导入时刻一同示出。首先，在外延生长炉中安装SiC基板，将外延生长炉内真空