[发明专利]SiC外延晶片、SiC外延晶片的制造方法

说明书

本发明的一个方案涉及的SiC外延晶片，是在从(0001)面向＜11‑20＞方向的偏移角为4度以下的SiC单晶基板上形成有SiC外延层的SiC外延晶片，所述SiC外延晶片中含有的梯形缺陷，包含台阶流下游侧的下底的长度为台阶流上游侧的上底的长度以下的倒梯形缺陷。

技术领域

本发明涉及SiC外延晶片、SiC外延晶片的制造方法。本申请基于2015年3月3日在日本提出的专利申请2015-041315要求优先权，将其内容援引于此。

背景技术

碳化硅(SiC)具有如下优异的物性：相对于硅(Si)，带隙约为其3倍，绝缘击穿电场强度约为其10倍，导热度约为其3倍。因此，期待着SiC应用于功率器件、高频器件、高温工作器件等。

作为使用了SiC外延晶片的半导体器件，已知MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管：Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)。MOSFET是通过在SiC外延层上采用热氧化等形成栅氧化膜，在该栅氧化膜之上形成栅电极而得到。当所形成的栅氧化膜具有局部的厚度偏差时，会以厚度薄的部分为起点产生电流泄漏。电流泄漏是由于栅氧化膜被部分地破坏而产生的，可以说是MOSFET的重要的劣化模式。栅氧化膜的局部的厚度偏差是由于在SiC外延晶片上存在的缺陷而产生。作为表面凹凸的台阶束(stepbunching)，是产生出栅氧化膜的局部厚度偏差的原因之一。

为了促进使用了SiC外延晶片的半导体器件的实用化，要求高品质的SiC外延晶片以及高品质的外延生长技术的确立。

但是，SiC单晶的制造需要2000℃以上的高温生长，容易产生结晶缺陷。在现阶段不能实现没有结晶缺陷的完全结晶。从SiC的块状结晶切出的SiC单晶基板，从进行外延生长之前的阶段就具有以位错为首的缺陷。因此，通过在SiC单晶基板上使SiC层外延生长而得到的SiC外延晶片，也不能避免具有某种程度的缺陷。

在SiC外延晶片中存在各种缺陷。这些缺陷并不是全部对半导体器件造成不良影响。根据缺陷的种类，也存在对半导体器件没有影响或影响较小的缺陷。在各种缺陷之中，要求确定对半导体器件的影响大的缺陷，并抑制该缺陷的产生。

作为对半导体器件的影响大的缺陷之一，已知梯形缺陷(例如，非专利文献1～3)。梯形缺陷是通过在外延生长前进行蚀刻工序从而在SiC单晶基板上产生的短台阶束(以下称为“SSB”。)成为起点，在外延层的生长中形成的缺陷。

梯形缺陷具有：在外延层表面，形成于SSB正上方的线状缺陷、和以SSB为原因而在台阶流下游侧形成的线状缺陷。各个缺陷成为梯形的上底、下底，作为整体成为梯形的缺陷。由于通过外延表面观察确认到的外观为梯形，因此一般称为梯形缺陷。

台阶束是在基板表面以阶梯状存在台阶时，在结晶生长中这些台阶列合体而成为束的巨大的台阶。台阶束可在结晶生长中形成。此外，在通过不伴有生长的热处理而引起的表面原子的移动中也能形成台阶束。在使用晶面相对于结晶生长面微倾斜的基板时，一般的台阶束，作为具有在大致垂直于微倾斜方向的方向上延伸的宏观的长度、并具有一定的面积的粗糙表面而被观察到。与此相对，在本说明书中所说的短台阶束(SSB)，与那样的一般所观察到的宏观的长度的台结束相区别。SSB是以位错等微小缺陷为起点而产生，是在表面，原子台阶(通常为2～10原子层程度)聚集从而合体形成的，孤立地存在。也有时指该表面的台阶高差(阶梯差)本身而称为SSB。SSB典型地具有从数十μm至1mm以下程度的被限制为较短的长度，伴随各个原因的缺陷而产生。

一般地，大多将在热处理了SiC单晶基板的状态下产生的原子台阶的集合体称为短台阶束(SSB)。因此，在本说明书也以该意思来使用，在外延生长后的表面产生的台阶束，称为外延层表面的短台阶束(外延层表面的SSB)来加以区别。