[发明专利]SiC外延晶片及其制造方法、以及SiC外延晶片的制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及SiC外延晶片及其制造方法、以及SiC外延晶片的制造装置。

本申请基于2011年7月19日在日本提出的专利申请2011-157918号要求优先权，将其内容援引于本申请中。

背景技术

碳化硅（SiC），具有与硅（Si）相比绝缘击穿电场强度大一位数，带隙大3倍，热传导率高3倍左右等的特性。据此，被期待着碳化硅（SiC）向功率器件、高频器件、高温工作器件等的应用。SiC外延晶片，是通过在由采用升华法等制作的SiC的块状单晶加工而成的SiC单晶晶片之上，采用化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition：CVD）使成为SiC半导体器件活性区域的SiC外延层生长来制造的。上述SiC单晶晶片，作为形成SiC外延层的基板被使用。

作为使SiC外延层的品质劣化的原因，已知三角形的缺陷（以下，称为「三角缺陷」）。该三角缺陷，沿着阶流（step flow）生长方向朝向三角形的顶点与其对边（底边）顺序排列的方向形成（非专利文献3）。即，三角缺陷的对边（底边）被配置在与〈11-20〉方向正交的方向上。作为该三角缺陷的发生原因考虑有多个原因，例如，可举出在基板（晶片）表面残留的研磨痕等的损伤（专利文献1），阶流生长中形成于台阶平台（terrace）的二维核（专利文献2），生长初期的过饱和状态时形成于基板和外延层的界面的不同种多型的晶核（非专利文献1），下述的SiC膜的微小碎片。三角缺陷与SiC外延层的生长一起生长下去。即，与阶流生长一起，将上述起点作为三角形的顶点，一边维持大致三角形的相似形一边扩大其面积地生长下去（参照图2的模式图）。因此，通常，起点的尺寸像在SiC外延层的生长初期产生了的三角缺陷那样大，能够由三角缺陷的尺寸推测膜中起点的深度。

为了在SiC外延晶片的量产上提高成品率，该三角缺陷的降低是不可欠缺的，专利文献1和2中对于其降低提出了与原因相应的方案。

除了上述三角缺陷以外，作为使SiC外延层的品质劣化的原因，有在SiC单晶晶片上或SiC外延层上落下了的SiC膜的微小碎片（以下称为「坠落（downfall）」）。该坠落，是与具有晶片载置部的基座的上表面相对被配置在装置上方的顶板（天花板）上堆积了的SiC膜剥落而成的。该坠落也可成为三角缺陷的起点。

在此，SiC外延层的生长时，有必要将作为基板的SiC单晶晶片加热至高温并保持该温度。作为该加热、保持的方法，主要采用利用在基座的下表面一侧和/或顶板的上表面一侧配置了的加热单元进行加热的方法（专利文献3，非专利文献2、3）。加热顶板的情况，一般是通过采用感应线圈进行的高频感应加热进行加热的加热方法，通常采用适合于高频感应加热的碳制的加热单元。

SiC外延层的成膜中，SiC的堆积不只在SiC单晶晶片上，在顶板上也会产生。如果反复成膜则由于在顶板上形成的SiC的堆积量也增多，尤其在量产中坠落的问题也显著化。

为了在SiC外延晶片的量产上提高成品率，坠落的降低也是不可欠缺的。专利文献4中公开了为了该坠落的降低，在SiC单晶晶片之上配置覆盖晶片的遮蔽板，阻止坠落在SiC单晶晶片或SiC外延层落下的结构。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利4581081号公报

专利文献2：日本特开2009-256138号公报

专利文献3：日本特表2004-507897号公报

专利文献4：日本特开2009-164162号公报

专利文献5：日本特开2011-49496号公报

非专利文献

非专利文献1：Journal of Applied Physics105（2009）074513

非专利文献2：Materials Science Forum Vols.483-485（2005）pp141-146

非专利文献3：Materials Science Forum Vols.556-557（2007）pp57-60

发明内容

但是，现状是即使采取专利文献1和2中公开的方法，三角缺陷密度也不能充分地降低。作为其理由之一可举出原因不太清楚的三角缺陷的存在。