臺(tái)階之類的即表面的加工變質(zhì)層被除去了的狀態(tài)。
[0080] 使用如上所述制備的SiC單晶基板，通過以下的制造方法制造作為發(fā)明例的試樣 No.l~81的碳化硅晶片。
[0081 ](外延生長(zhǎng)的順序）
[0082]在構(gòu)成感應(yīng)加熱方式的熱CVD裝置的石墨制的生長(zhǎng)爐中安裝SiC單晶基板，將生長(zhǎng) 爐內(nèi)真空排氣后，在導(dǎo)入表1~表4所不的成分的生長(zhǎng)前氣氛氣體的同時(shí)，將壓力調(diào)節(jié)至1.0 X 104Pa。然后，在將壓力保持恒定的同時(shí)升高生長(zhǎng)爐的溫度至1600 °C，在溫度穩(wěn)定了的時(shí) 亥IJ，停止上述生長(zhǎng)前氣氛氣體中含有的不活潑氣體、SiCl4以及CC14氣體，同時(shí)以使氫氣(載 氣）為每分鐘150L、SiH4流量為每分鐘40cm 3、C2H4流量為每分鐘20cm3的方式導(dǎo)入生長(zhǎng)爐中， 開始生長(zhǎng)。在SiC的外延膜生長(zhǎng)ΙΟμπι的厚度后，停止SiH4以及C 2H4的導(dǎo)入，從而在僅氫氣流入 的狀態(tài)下降低溫度。降低至常溫后，停止氫氣的導(dǎo)入，將生長(zhǎng)室內(nèi)真空排氣，將不活潑氣體 導(dǎo)入生長(zhǎng)室中，并使生長(zhǎng)室恢復(fù)至大氣壓之后，取出基板。
[0083]將發(fā)明例的試樣的碳化娃晶片的缺陷密度的測(cè)定結(jié)果不于表1~表4。如表1~表4 所示，生長(zhǎng)前氣氛氣體的組成滿足本發(fā)明的制造方法的條件的發(fā)明例均為:外延缺陷數(shù)小 于4,彗星型缺陷數(shù)為2以下，層疊缺陷數(shù)為3以下。
[0084]此外，關(guān)于這些缺陷密度的測(cè)定，通常是使用微分干涉型顯微鏡，在其直徑方向 (縱、橫）上以約100倍的倍率觀察晶片表面，計(jì)數(shù)各缺陷數(shù)，將該數(shù)除以觀察面積而用每 lcm2的數(shù)值表示。另外，層疊缺陷密度用通過光致發(fā)光在約420nm、460nm的波長(zhǎng)處發(fā)光的缺 陷的每1 cm2的數(shù)表示。
[0085]將作為發(fā)明例的試樣No.33的碳化硅晶片的表面的光學(xué)顯微鏡照片示于圖4(a)。 由圖4(a)可知，得到表面粗糙和缺陷少的良好的膜。
[0086](比較例：試樣No .82~94)
[0087]與上述發(fā)明例同樣地切割，粗加工，在通常進(jìn)行研磨以及精研磨后的具有4H型的 多型的4英寸（100mm)的SiC單晶基板的Si面上實(shí)施SiC的外延生長(zhǎng)。該SiC單晶基板的面方 位為(0001)Si面，偏斜角為4°。基板的研磨狀態(tài)與發(fā)明例的試樣No. 1~81同樣。在比較例的 碳化硅晶片的制造時(shí)，除了試樣No.84以外，均在與發(fā)明例同樣的條件下導(dǎo)入不活潑氣體， 同時(shí)將壓力調(diào)節(jié)至l.〇Xl〇 4Pa。之后的步驟、氣體流量、溫度等與實(shí)施例1同樣，生長(zhǎng)膜厚為 ΙΟμπι 〇
[0088] 作為試樣No. 84的碳化硅晶片的外延生長(zhǎng)的順序，在石墨制的生長(zhǎng)爐中安裝基板， 將生長(zhǎng)爐內(nèi)真空排氣后，不使用不活潑氣體，僅將氫氣以每分鐘150L導(dǎo)入，同時(shí)將壓力調(diào)節(jié) 至1 .OX 104Pa。之后的步驟、氣體流量、溫度等與實(shí)施例1同樣，生長(zhǎng)膜厚為ΙΟμπι。
[0089] 試樣No. 84的外延膜的外延缺陷密度為9個(gè)/cm2，彗星型缺陷的密度多達(dá)6個(gè)/cm2， 即使是除去了痕跡和加工變質(zhì)層的基板，仍然觀察到通過由氫氣進(jìn)行的蝕刻而產(chǎn)生的石墨 粒子飛到生長(zhǎng)前基板表面上所引起的缺陷增加。
[0090] 試樣No.82、83、86、87、89~94是使用不含有氫氣的生長(zhǎng)前氣氛氣體而制造的碳化 娃晶片。與使用含有氫氣的生長(zhǎng)前氣氛氣體而制造的試樣No .84、85、88相比，試樣No .82、 83、86、87、89~94的層疊缺陷的缺陷密度明顯增加。
[0091] 另一方面，試樣No.85是使用含有氫氣的生長(zhǎng)前氣氛氣體而制造的碳化硅晶片，但 外延缺陷密度為6.5個(gè)/cm2，彗星型缺陷的密度多達(dá)4個(gè)/cm 2。圖4(b)是試樣No. 85的碳化硅 晶片的表面的光學(xué)顯微鏡照片，在其表面上形成有彗星型缺陷。這樣，試樣No.85顯現(xiàn)出由 于在使用的生長(zhǎng)前氣氛氣體中氫氣的比例多而引起的石墨構(gòu)件的蝕刻的影響。
[0092]另外，試樣No. 86的外延缺陷密度為7.8個(gè)/cm2，彗星型缺陷的密度多達(dá)4.5個(gè)/cm2， SiH4氣體的比例多，由此顯現(xiàn)出由在基板上產(chǎn)生Si的微滴等而引起的缺陷增加的影響。 [0093] 試樣No. 87的外延缺陷密度為8.5個(gè)/cm2，彗星型缺陷的密度達(dá)到4個(gè)/cm2，C2H4氣 體的比例多，由此顯現(xiàn)出由基板的表面狀態(tài)不穩(wěn)定而引起的缺陷增加的影響。
[0094] 對(duì)于試樣No. 82、85~87、91、92，使用了氬氣作為不活潑氣體。另一方面，對(duì)于試樣 83、88~90、93、94，使用氦氣來代替氬氣，以其他條件與發(fā)明例同樣地操作，進(jìn)行外延生長(zhǎng)。 試樣No. 88的外延生長(zhǎng)膜的外延缺陷密度為7個(gè)/cm2，彗星型缺陷的密度為5.5個(gè)/cm2，試樣 No . 89的外延生長(zhǎng)膜的外延缺陷密度為8.8個(gè)/cm2，彗星型缺陷的密度為5.8個(gè)/cm2，試樣 No. 90的外延生長(zhǎng)膜的外延缺陷密度為8.5個(gè)/cm2，彗星型缺陷的密度為4.3個(gè)/cm2。
[0095]在以上的實(shí)施例中，作為生長(zhǎng)前氣氛氣體，直到剛要生長(zhǎng)之前分別流入氬氣或氦 氣與氫氣的混合氣體、以及氬氣或氦氣與氫氣及材料氣體的混合氣體，在外延生長(zhǎng)時(shí)在停 止這些生長(zhǎng)前氣氛氣體的同時(shí)流入氫氣(載氣)和材料氣體，開始生長(zhǎng)。但是，也可以緩慢進(jìn) 行這些氣體的停止以及導(dǎo)入。另外，材料氣體不僅僅是SiH 4氣體和C2H4氣體，也可以使用作 為硅系的材料氣體的Si2H 6和氯硅烷氣體、作為碳系的材料氣體的C3H8等。另外，也可以在將 作為摻雜氣體的N2氣與材料氣體一起流入的同時(shí)進(jìn)行生長(zhǎng)。
[0096]
[0099]
[0100] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0101] 根據(jù)本發(fā)明，能夠制作在SiC向SiC單晶基板上進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)降低了外延缺陷、 特別是彗星型缺陷、并且降低了層疊缺陷的具有高品質(zhì)外延膜的外延SiC晶片。因此，如果 在這樣的基板上形成電子器件，則可以期待器件的特性以及成品率提高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種外延碳化硅晶片的制造方法，其是在生長(zhǎng)爐內(nèi)的碳化硅單晶基板上通過熱CVD 法使碳化硅外延生長(zhǎng)，其特征在于， 在外延生長(zhǎng)的開始前流入到生長(zhǎng)爐中的生長(zhǎng)前氣氛氣體含有氫氣，余量為不活潑氣體 和不可避免的雜質(zhì)， 其中，所述氫氣的含量相對(duì)于不活潑氣體為〇. 1~10 .〇體積％。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延碳化硅晶片的制造方法，其特征在于，所述生長(zhǎng)前氣氛氣 體還含有相對(duì)于所述不活潑氣體合計(jì)為0.1~1.0體積％的硅烷系氣體或烴系氣體中的至 少任意一種。3. 根據(jù)權(quán)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，所述生長(zhǎng)前氣 氛氣體還含有相對(duì)于所述不活潑氣體合計(jì)為0.1~1.0體積％的氯化硅系氣體、氯化烴氣體 以及四氯化碳?xì)怏w中的至少一種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延碳化硅晶片的制造方法，其特征在于，所述不活潑氣體為 氬氣或氦氣。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的外延碳化硅晶片的制造方法，其特征在于，所述硅烷系氣體的 成分由S ixHy表示的化合物構(gòu)成，其中，x、y為1以上的整數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的外延碳化硅晶片的制造方法，其特征在于，所述烴系氣體的成 分由CxHy表示的化合物構(gòu)成，其中，X、y為1以上的整數(shù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的外延碳化硅晶片的制造方法，其特征在于，所述氯化硅系氣體 的成分由S ixHyCl z表示的化合物構(gòu)成，其中，x、z為1以上的整數(shù)，y為0以上的整數(shù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的外延碳化硅晶片的制造方法，其特征在于，所述氯化烴氣體的 成分由CxHyCl z表示的化合物構(gòu)成，其中，x、y、z為1以上的整數(shù)。9. 根據(jù)權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的外延碳化硅晶片的制造方法，其特征在于，所述 碳化硅單晶基板具有相對(duì)于(0001)面向〈11-20〉方向傾斜的角度為4°以下的偏斜角度。10. 根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的外延碳化硅晶片的制造方法，其特征在于，通過 使用了石墨制的生長(zhǎng)爐的感應(yīng)加熱方式的熱CVD法使碳化硅外延生長(zhǎng)。
【專利摘要】本發(fā)明提供在SiC基板上使SiC外延生長(zhǎng)來制造外延SiC晶片時(shí)得到具有與以往相比進(jìn)一步降低了層疊缺陷以及彗星型缺陷的高品質(zhì)外延膜的外延SiC晶片的制造方法。上述外延碳化硅晶片的制造方法的特征在于，在外延生長(zhǎng)的開始前流入到生長(zhǎng)爐中的生長(zhǎng)前氣氛氣體含有氫氣，余量為不活潑氣體和不可避免的雜質(zhì)，其中，上述氫氣的含量相對(duì)于不活潑氣體為0.1～10.0體積％。
【IPC分類】C30B29/36, C30B25/02
【公開號(hào)】CN105658847
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】藍(lán)鄉(xiāng)崇, 伊藤涉, 藤本辰雄
【申請(qǐng)人】新日鐵住金株式會(huì)社
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2015年2月27日