DE-112014004402-B4 - Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat

Abstract

Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat (10) mit einer ersten Hauptfläche (10a) und einer gegenüber der ersten Hauptfläche (10a) angeordneten zweiten Hauptfläche (10b), wobei die erste Hauptfläche (10a) einen maximalen Durchmesser von mehr als 100 mm aufweist, und das Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat eine Dicke von nicht mehr als 700 µm aufweist, wobei die erste Hauptfläche (10a) einer {0001}-Ebene oder einer Ebene mit einem Abweichungswinkel von nicht mehr als 8°, bezogen auf die {0001}-Ebene, entspricht, wobei ein oder mehrere Kristalldefekte (5), die jeweils aus einer Kristallkorngrenze bestehen, in einem Bereich von 1 mm von einem Außenumfangendabschnitt (10c) der ersten Hauptfläche (10a) in Richtung eines Mittelpunktes (O) der ersten Hauptfläche (10a) vorhanden ist/sind, wobei eine Versetzungsdichte in einem beliebigen Bereich mit einer Fläche von 1 mm 2 in einem Bereich innerhalb von 5 mm von dem Außenumfangsendabschnitt (10c) der ersten Hauptfläche (10a) in Richtung des Mittelpunktes (O) der ersten Hauptfläche (10a) nicht mehr als 200/mm 2 beträgt, und wobei in mindestens einem der einen oder mehreren Kristalldefekte (5) ein Winkel (θ), der von einer ersten geraden Linie (r1) und einer zweiten geraden Linie (r2) gebildet wird, mehr als 45° und nicht mehr als 90° beträgt, wobei die erste gerade Linie (r1) durch einen Teil des Kristalldefekts (5) an einer äußersten Umfangsseite der ersten Hauptfläche (10a) und dem Mittelpunkt (O) der ersten Hauptfläche (10a) verläuft und die zweite gerade Linie (r2) in einer Längsrichtung des Kristalldefekts (5) liegt.

Inventors

• So Tanaka
• Kyoko Okita
• Taro Nishiguchi
• Ryosuke Kubota
• Kenji Kanbara

Assignees

• SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES, LTD.

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20140811

Priority Date

20130925

Claims (7)

1. Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat (10) mit einer ersten Hauptfläche (10a) und einer gegenüber der ersten Hauptfläche (10a) angeordneten zweiten Hauptfläche (10b), wobei die erste Hauptfläche (10a) einen maximalen Durchmesser von mehr als 100 mm aufweist, und das Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat eine Dicke von nicht mehr als 700 µm aufweist, wobei die erste Hauptfläche (10a) einer {0001}-Ebene oder einer Ebene mit einem Abweichungswinkel von nicht mehr als 8°, bezogen auf die {0001}-Ebene, entspricht, wobei ein oder mehrere Kristalldefekte (5), die jeweils aus einer Kristallkorngrenze bestehen, in einem Bereich von 1 mm von einem Außenumfangendabschnitt (10c) der ersten Hauptfläche (10a) in Richtung eines Mittelpunktes (O) der ersten Hauptfläche (10a) vorhanden ist/sind, wobei eine Versetzungsdichte in einem beliebigen Bereich mit einer Fläche von 1 mm 2 in einem Bereich innerhalb von 5 mm von dem Außenumfangsendabschnitt (10c) der ersten Hauptfläche (10a) in Richtung des Mittelpunktes (O) der ersten Hauptfläche (10a) nicht mehr als 200/mm 2 beträgt, und wobei in mindestens einem der einen oder mehreren Kristalldefekte (5) ein Winkel (θ), der von einer ersten geraden Linie (r1) und einer zweiten geraden Linie (r2) gebildet wird, mehr als 45° und nicht mehr als 90° beträgt, wobei die erste gerade Linie (r1) durch einen Teil des Kristalldefekts (5) an einer äußersten Umfangsseite der ersten Hauptfläche (10a) und dem Mittelpunkt (O) der ersten Hauptfläche (10a) verläuft und die zweite gerade Linie (r2) in einer Längsrichtung des Kristalldefekts (5) liegt.
2. Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat (10) nach Anspruch 1 , wobei der Winkel nicht kleiner als 60° und nicht größer als 90° ist.
3. Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat (10) nach Anspruch 1 , wobei die Versetzungsdichte in dem beliebigen Bereich mit einer Fläche von 1 mm 2 in einem Bereich innerhalb von 10 mm von dem Außenumfangendabschnitt (10c) der ersten Hauptfläche (10a) in Richtung des Mittelpunktes (O) der ersten Hauptfläche (10a) nicht mehr als 200/mm 2 beträgt.
4. Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat (10) nach Anspruch 3 , wobei die Versetzungsdichte nicht mehr als 100/mm 2 beträgt.
5. Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , wobei das Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat (10) umfasst: ein Siliziumkarbid-Einkristall-Substrat (11), das die zweite Hauptfläche (10b) bildet; und eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (12), die auf dem Siliziumkarbid-Einkristall-Substrat (11) vorgesehen ist und die erste Hauptfläche (10a) bildet.
6. Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , wobei der maximale Durchmesser der ersten Hauptfläche (10a) nicht kleiner als 150 mm ist.
7. Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , wobei die Dicke des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats (10) nicht mehr als 600 µm beträgt.

Description

Technisches Gebiet Die vorliegende Erfindung betrifft ein Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat, insbesondere ein Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat, das eine Rissbildung unterdrücken kann. Stand der Technik In den letzten Jahren ist Siliziumkarbid als Material zur Bildung einer Halbleitervorrichtung verwendet worden, um eine hohe Durchschlagspannung und einen geringen Verlust in einer Halbleitervorrichtung, wie beispielsweise einem MOSFET (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor), zu erzielen und diese in einer Hochtemperaturumgebung und dergleichen zu verwenden. Siliziumkarbid ist ein Halbleiter mit großer Bandlücke, der eine größere Bandlücke als Silizium, das herkömmlich weitgehend als Material für Halbleitervorrichtungen verwendet wurde, aufweist. Indem somit Siliziumkarbid als ein Material für eine Halbleitervorrichtung verwendet wird, kann die Halbleitervorrichtung eine hohe Durchschlagspannung, einen geringen Durchlasswiderstand und dergleichen aufweisen. Ferner weist die Halbleitervorrichtung, die Siliziumkarbid als Material verwendet, den Vorteil auf, dass sich deren Eigenschaften, verglichen mit einer Halbleitervorrichtung, die Silizium als Material verwendet, weniger stark verschlechtern, wenn diese in einer Umgebung mit hoher Temperatur verwendet wird. Beispielsweise beschreibt die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. JP 2012- 214 376 A (Patentdokument 1) ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Wafers, der eine Verzerrung von weniger als 5 µm, eine Verwölbung von weniger als 5 µm, eine Gesamtdickenfluktuation von weniger als 2,0 µm und einen Durchmesser von 75 mm aufweist. Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Wafers wird ein Siliziumkarbid-Einkristallkörper in die Form eines Wafers geschnitten und anschließend wird der Siliziumkarbid-Wafer poliert, wobei eine nach unten gerichtete Polierkraft derart gedrosselt wird, dass diese geringer als eine nach unten gerichtete Biegekraft des Wafers ist. Das Dokument JP 2013- 087 005 A betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Ingots, das einen Schritt zum Herstellen einer Basis mit einem Abweichungswinkel von ≤ 10° zur (0001)-Ebene und einem Einkristall-Siliziumkarbid sowie einen Schritt zum Aufwachsen einer Siliziumkarbidschicht auf der Oberfläche der Basis umfasst. Bei dem Schritt des Aufwachsens der Siliziumkarbid-Schicht wird der Temperaturgradient in Breitenrichtung, gesehen von der Seite der Wachstumsrichtung der Siliziumkarbid-Schicht, auf ≥ 20 °C/cm gebracht. Auf diese Weise wird bei dem erhaltenen Siliziumkarbid-Ingot fast die gesamte Oberfläche, einschließlich des mittleren Teils der herauswachsenden äußersten Oberfläche, zu einer Facettenebene. Daher kann der Siliziumkarbid-Ingot, dessen gesamte Oberfläche zur Facettenebene gemacht wird, allein durch Schleifen der Außenumfangsabschnitte erhalten werden. Das Dokument JP 2008- 115 037 A betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hochwertigen Siliziumkarbid-Einkristall-Ingots. Das Verfahren umfasst das Entfernen von Randbereichen, die Versetzungsdefekt-Clusterbereiche wie kleine Neigungswinkel-Korngrenzen und Subkorngrenzen-Clusterbereiche oder dergleichen umfassen, die in der Nähe der Ränder der Keimkristalle vorhanden sind, durch Schleifen oder Schneiden mit einem Bearbeitungsmittel, das aus einer Draht-Elektroerosionsbearbeitung, einer Trennsäge und einer Randschleifbearbeitung ausgewählt ist, so dass ein maximaler Kreisbereich verbleibt, und anschließendes Züchten eines Siliziumkarbid-Einkristalls auf dem Keimkristallsubstrat. Das Dokument JP 2008- 115 039 A betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hochwertigen Siliziumkarbid-Einkristallblocks. Das Verfahren umfasst das mindestens zweimalige Wiederholen des Herstellungsprozesses, der einen Schritt zum Entnehmen einer Kreiszone als Keimkristallsubstrat, das eine von der Mitte des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats abweichende Mitte und einen kleineren Durchmesser als das Substrat aufweist, aus dem Substrat, dann einen Schritt zum Züchten eines Siliziumkarbid-Einkristall-Ingots auf der Oberfläche des entnommenen Kreis-Keimkristallsubstrats und einen Schritt zum Bilden des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats durch Schneiden des erhaltenen Siliziumkarbid-Einkristallblocks und Polieren desselben. Zusammenfassung der Erfindung Technisches Problem In den letzten Jahren trat jedoch in einem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, die ein Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat verwendet, vermehrt eine Rissbildung in dem Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat auf. Wird beispielsweise das Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat mittels elektrostatischer Spannvorrichtungsverfahren gehalten, können sich in einem lonenimplantationsschritt zur Implantierung einer Verunreinigung, bei der Bildung eines Oxidfilms und eines Nitridfilms mittels CDVD-Vorrichtung, in einem Sputterschritt zur Bildung eines Metallfilms sowie in einem Wärmebehandlungsschritt zur Durchführung eines Sinterschritts,