JP2020013939A - SiCデバイスの製造方法および評価方法 - Google Patents
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Abstract
Description
課題の一つとして製造プロセスの効率化があり、歩留まりの改善も課題の一つである。SiCの結晶成長技術は現在も発展途上にあるため、基板中に多くの結晶欠陥が存在する。これらの結晶欠陥がSiCデバイスの特性を劣化させるデバイスキラー欠陥となり、歩留まりを阻害する大きな要因となっている。
本実施形態にかかるSiCデバイスの製造方法は、イオン注入工程と、評価工程とを有する。以下、SiCデバイスの製造方法を具体的に説明する。
まずSiC基板を準備する。SiC基板は、単結晶のSiCインゴットをスライスして得られる。次いで、SiC基板の一面にSiCからなるエピタキシャル層を積層する。エピタキシャル層が積層されたSiC基板をSiCエピタキシャルウェハという。
イオン注入工程では、SiCエピタキシャルウェハのエピタキシャル層にイオン注入をする。エピタキシャル層のイオン注入された部分は、p型又はn型の半導体となる。p型の場合は、不純物イオンとしてアルミニウム、ボロン等がエピタキシャル層にイオン注入される。n型の場合は、不純物イオンとしてリン、窒素等がエピタキシャル層にイオン注入される。イオン注入された部分は、例えばMOSFETのソース領域、ドレイン領域となる。イオン注入工程は、SiCエピタキシャルウェハの一面にパターニングを行いながら複数回に分けて行われる。
炭化膜形成工程は以下の手順で行う。まずウェハ両面にレジストを塗布する。次いで、ウェハをハードベークする。さらに、ウェハ両面に塗布したレジスト膜をAr雰囲気中で高温処理することで、炭化膜が形成される。炭化膜は、SiCエピタキシャルウェハを保護する保護膜となる。
活性化アニール工程では、SiCエピタキシャルウェハを所定の温度で加熱する。活性化アニールによりエピタキシャル層に注入された不純物が活性化され、キャリアとなる。酸化工程では、SiCウェハ両面の酸化を行う。
酸化工程は、炭化膜の除去のために行う。
酸化膜剥離工程では、形成された酸化膜を剥離する。酸化膜剥離はフッ酸処理等により形成した酸化膜を剥離する。酸化膜は、膜質が悪く、表面にパーティクルが多い。この酸化膜を剥離することで、高品質なSiCエピタキシャルウェハとなる。
また、炭化膜形成工程において保護膜が適切に形成されない場合がある。保護膜が適切に形成されないと、SiCエピタキシャル層に傷等が生じる原因となる。傷等もSiCデバイスの不良の原因となる。
本実施形態にかかるSiCデバイスの製造方法は、イオン注入工程後に評価工程を行う。評価工程は、表面検査工程と、PL検査工程と、判定工程とを有する。
表面検査工程では、イオン注入工程を行った後に、SiCエピタキシャルウェハの表面の欠陥(傷)を検出する。表面検査工程は、SiCエピタキシャルウェハの表面に入射した光の反射光を計測する。表面検査工程は、光学顕微鏡や、電子顕微鏡、走査プロープ顕微鏡等を用いて行う。表面検査工程では、幅1μm〜1000μmの欠陥を検出する。このうち10μm〜1mmの欠陥は、欠陥の種類を表面検査工程で測定される光学検査で分類することができる。分類可能な欠陥の種類は、Downfall、Carrot、Large−pit、直線型欠陥、三角欠陥、スクラッチ、浅傷、ピット等が挙げられる。
PL検査工程は、イオン注入を行ったSiCエピタキシャルウェハに対してPL測定を実施する。PL検査工程では、フォトルミネッセンス検査装置を用いる。検査時の励起光波長は270nm〜380nmであればよい。好ましくは、310nm〜365nmで、さらに好ましくは365nmである。ヘリウム‐カドミウム(He−Cd)レーザ(λ=325nm)や水銀‐キセノン(Hg−Xe)UV(Ultra Violet)ランプ(λ=314nm)、N2レーザ(λ=365nm)等を励起光として用いることができる。
判定工程では、表面検査工程で検出される欠陥像及びPL検査工程で検出されるPL欠陥像から欠陥の程度を判定する。
におけるS/N比は、1.67965である。
S/N比が4.0以上の場合に欠陥を不良と判断すると、少なくとも酸化膜破壊を引き起こす欠陥は除去できる。またS/N比が2.0以上の場合に欠陥を不良と判断すると、酸化膜破壊及び耐圧不良を引き起こす欠陥を除去できる。
上記検査により不良箇所を特定した後に、ゲート酸化膜形成工程を行う。ゲート酸化膜形成工程では、例えば酸素を含む雰囲気中においてSiCエピタキシャルウェハを所定の温度で加熱する。加熱により、エピタキシャルウェハの両面が熱酸化される。ゲート酸化膜上には、ゲート電極が形成され、SiCデバイスが得られる。
SiCエピタキシャルウェハ上に作製した各SiCデバイスに電圧を印加して、耐圧測定をさらに行ってもよい。耐圧測定は、裏面パッド電極とソースパッド電極との間に所定の電圧を印加する。耐圧測定工程を行うことで、表面検査工程及びPL検査工程では特定できなかった欠陥を測定できる。
Claims (5)
- エピタキシャル層を有するSiCエピタキシャルウェハの前記エピタキシャル層にイオン注入をするイオン注入工程と、
前記イオン注入工程の後に、前記SiCエピタキシャルウェハの欠陥を評価する評価工程と、を有し、
前記評価工程は、
前記SiCエピタキシャルウェハの表面検査をする表面検査工程と、
前記表面検査工程後に、前記表面検査で検出された欠陥を含む領域に励起光を照射し、フォトルミネッセンス測定をするPL検査工程と、
前記表面検査で検出される表面欠陥像及び前記PL検査工程で検出されるPL欠陥像から前記欠陥の程度を判定する判定工程と、を有するSiCデバイスの製造方法。 - 前記評価工程の後に、作製された各SiCデバイスに電圧を印加し、耐圧測定をする耐圧測定工程を有する、請求項1に記載のSiCデバイスの製造方法。
- 前記PL検査工程において、発光する発光部における輝度Sと、発光しない非発光部における発光強度Nと、の比が4.0以上の場合に、前記評価工程において評価した前記欠陥を不良と判断する、請求項1または2に記載のSiCデバイスの製造方法。
- 前記PL検査工程において、発光する発光部における輝度Sと、発光しない非発光部における発光強度Nと、の比が2.0以上の場合に、前記評価工程において評価した前記欠陥を不良と判断する、請求項1〜3のいずれかに記載のSiCデバイスの製造方法。
- SiCエピタキシャルウェハの表面検査をする表面検査工程と、
SiCエピタキシャルウェハの表面に励起光を照射し、フォトルミネッセンス測定をするPL検査工程と、
前記表面検査で検出される表面欠陥像及び前記PL検査工程で検出されるPL欠陥像から欠陥の程度を判定する判定工程と、を有するSiCデバイスの評価方法。
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