碳化硅外延晶片的制造方法及制造装置制造方法及图纸

得到一种制造方法及制造装置，该制造方法及制造装置能够制造晶体缺陷少的碳化硅外延晶片，而不会损伤生长炉内的部件、晶片托架。将清除气体导入至生长炉(1)内而将附着于生长炉(1)的内壁面的树枝状碳化硅去除。在导入清除气体后，将碳化硅衬底(2)搬入至生长炉(1)内。将工艺气体导入至生长炉(1)内，在碳化硅衬底(2)之上使碳化硅外延层(9)生长而制造碳化硅外延晶片(10)。将具有大于或等于1.6E－4[J]的流体能量的清除气体导入至生长炉(1)内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碳化硅外延晶片的制造方法及制造装置。
技术介绍
近年来，由于与硅半导体相比，带隙、绝缘破坏电场强度、饱和漂移速度、导热度均相对较大，因此碳化硅(以下记为SiC)半导体主要作为电力控制用功率器件材料而受到瞩目。事实上，作为使用了该SiC半导体的功率器件，由于能够实现电力损耗的大幅度降低、小型化等，能够实现电源电力变换时的节能化，因此在电动车辆的高性能化、太阳能电池系统等的高功能化等低碳社会的实现方面成为关键器件。在制作SiC功率器件时，大多在SiC块状单晶衬底之上预先通过热CVD法(热化学气相沉积法)等而使成为半导体器件有源区域的层进行外延生长。在这里，所谓有源区域，是指在对晶体中的掺杂密度及膜厚精密地进行控制的基础上制作出的包含生长方向轴的截面区域。除块状单晶衬底以外还需要上述外延生长层的理由在于，根据器件的规格，掺杂密度及膜厚已大致确定，通常，要求比块状单晶衬底的掺杂密度及膜厚更高的精度。以下将在SiC块状单晶衬底之上形成了外延生长层的晶片称为外延晶片。碳化硅半导体装置是对碳化硅外延晶片实施各种加工而制作的。如果在碳化硅外延晶片存在缺陷，则在碳化硅半导体装置局部地产生不能保持高电压的部位，产生泄漏电流。如果上述缺陷的密度增加，则制造碳化硅半导体装置时的合格率下降。在制造碳化硅外延晶片时，碳化硅不仅附着于晶片，还附着于生长炉的内壁、对晶片进行载置的晶片托架的表面。由于该附着的碳化硅在构造上较脆弱，因此容易成为碳化硅颗粒。如果碳化硅颗粒附着于晶片的表面，则以该部位为起点而产生掉落物缺陷(downfall)、三角缺陷等晶体缺陷。作为使成为上述晶体缺陷的原因的碳化硅颗粒减少的方法，提出了下述方法，即，通过由三氟化氯进行的蚀刻而对附着于晶片托架的碳化硅进行清除(例如参照专利文献1)。另外，还提出了下述方法，即，通过使用含有七氟化碘的清除气体，从而对碳化硅进行清除，而不会对部件的基材、即石墨进行蚀刻而造成损伤(例如参照专利文献2)。专利文献1：日本专利第5542560号公报专利文献2：日本特开2014－154865号公报在专利文献1的方法中，由于不仅附着的碳化硅被蚀刻，就连生长炉内的部件、晶片托架的保护膜即碳化硅覆膜也被蚀刻，因此清除难以进行管理。另外，对于三氟化氯，除了会腐蚀装置、配管以外，还需要专用的去除设备，因此在运用方面、成本方面伴有困难。另外，由于碳化硅与硅相比蚀刻速度较慢，因此清除需要长时间，同时，难以彻底地去除碳化硅。另外，在专利文献2的方法中，使用不对石墨进行蚀刻的七氟化碘，但与专利文献1同样地，由于生长炉内的部件、晶片托架的保护膜即碳化硅覆膜被蚀刻，因此清除难以进行管理。如上所述，在将氟化类气体作为清除气体使用的情况下，存在对除附着的碳化硅以外的部件进行蚀刻的问题。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到一种制造方法及制造装置，该制造方法及制造装置能够制造晶体缺陷少的碳化硅外延晶片，而不会损伤生长炉内的部件、晶片托架。本专利技术所涉及的碳化硅外延晶片的制造方法的特征在于，具有下述工序，即：将清除气体导入至生长炉内而将附着于所述生长炉的内壁面的树枝状碳化硅去除；在导入所述清除气体后，将碳化硅衬底搬入至所述生长炉内；以及将工艺气体导入至所述生长炉内，在所述碳化硅衬底之上使碳化硅外延层生长而制造碳化硅外延晶片，将具有大于或等于1.6E－4[J]的流体能量的所述清除气体导入至所述生长炉内。专利技术的效果在本专利技术中，将具有大于或等于1.6E－4[J]的流体能量的清除气体导入至生长炉内。由此，能够制造晶体缺陷少的碳化硅外延晶片，而不会损伤生长炉内的部件、晶片托架。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的碳化硅外延晶片的制造装置的剖视图。图2是表示本专利技术的实施方式1所涉及的碳化硅外延晶片的制造工序的流程图。图3是表示生长炉内的清除气体的流体能量、和此时在生长炉内残留的颗粒数的相对值之间的关系的图。图4是表示本专利技术的实施方式2所涉及的碳化硅外延晶片的制造工序的流程图。图5是表示本专利技术的实施方式2所涉及的碳化硅外延晶片的制造装置的变形例的剖视图。标号的说明1生长炉、2碳化硅衬底、3晶片托架、4工艺气体导入口、5工艺气体排气口、6清除气体导入口、7清除气体排气口、9碳化硅外延层、10碳化硅外延晶片、11挡板具体实施方式参照附图，对本专利技术的实施方式所涉及的碳化硅外延晶片的制造方法及制造装置进行说明。对相同或者相对应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复的说明。实施方式1图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的碳化硅外延晶片的制造装置的剖视图。在进行外延生长的生长炉1(外延生长炉)内，设置有对碳化硅衬底2进行载置的晶片托架3。工艺气体(processgas)导入口4在外延生长工序时将包含载气和原料气体的工艺气体导入至生长炉1内。工艺气体排气口5将从工艺气体导入口4导入的工艺气体从生长炉1排出。清除气体导入口6在清除工序时将清除气体导入至生长炉1内，该清除气体用于将附着于生长炉1的内壁面的树枝状碳化硅去除。气体排气口7将从清除气体导入口6导入的清除气体从生长炉1排出。气体导入条件控制部8对与工艺气体导入口4及清除气体导入口6连接的气体流量控制装置、压力控制装置进行控制，对清除工序或者外延工序中的工艺气体及清除气体的导入条件(气体流量和压力)进行控制。清除气体导入口6经由气体导入条件控制部8与清除气体的储气瓶(未图示)连接。图2是表示本专利技术的实施方式1所涉及的碳化硅外延晶片的制造工序的流程图。下面，使用图1、2对碳化硅外延晶片的制造工序进行说明。首先，在将晶片托架3搬入至生长炉1内的状态下将清除气体导入至生长炉1而将附着于生长炉1的内壁及晶片托架3的树枝状碳化硅去除(步骤S1)。将该工序称为清除工序。但是，在不需要针对晶片托架3的清除的情况下，也可以预先将晶片托架3从生长炉1搬出。关于清除工序中的清除气体的导入条件在后面记述。然后，将碳化硅衬底2载置于晶片托架3之上，并搬入至生长炉1内(步骤S2)。然后，将工艺气体导入至生长炉1内，在碳化硅衬底2之上使碳化硅外延层9进行生长而制造碳化硅外延晶片10(步骤S3)。然后，将所完成的碳化硅外延晶片10从生长炉1搬出(步骤S4)。通过以上的工序，制造出碳化硅外延晶片10。在这里，对清除工序的意义进行说明。在外延生长工序中，碳化硅外延层9在碳化硅衬底2之上生长，但是同时，碳化硅还附着于生长炉1的内壁面、晶片托架3而树枝状地生长。并且，由于工艺气体导入时的气流的变动，构造上较脆弱的树枝状的纤细部位被切断及剥离而产生碳化硅颗粒。如果不对该碳化硅颗粒进行去除(清除)，则在随后的外延生长工序中，由于所导入的气体的气流变动导致该碳化硅颗粒在生长炉1内飞散而附着于碳化硅外延晶片10的外延生长面，产生与之相伴的晶体缺陷。清除工序(步骤S1)是为了避免上述状况的工序。下面，对清除工序中的清除气体的导入条件进行说明。首先，对气体的流体能量进行说明。流体能量表示清除工序中的气体的总能量，如果将在清除工序中流动的气体的合计质量设为m[kg]，将此时的气体的流速设为v[m/s]，则流体能量由以下算式1定义。【算式1】在这里，气体的合计质量m由气体的种类和气体的总流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅外延晶片的制造方法，其特征在于，具有下述工序，即：将清除气体导入至生长炉内而将附着于所述生长炉的内壁面的树枝状碳化硅去除；在导入所述清除气体后，将碳化硅衬底搬入至所述生长炉内；以及将工艺气体导入至所述生长炉内，在所述碳化硅衬底之上使碳化硅外延层生长而制造碳化硅外延晶片，将具有大于或等于1.6E－4[J]的流体能量的所述清除气体导入至所述生长炉内。

【技术特征摘要】
2015.08.05 JP 2015-1552351.一种碳化硅外延晶片的制造方法，其特征在于，具有下述工序，即：将清除气体导入至生长炉内而将附着于所述生长炉的内壁面的树枝状碳化硅去除；在导入所述清除气体后，将碳化硅衬底搬入至所述生长炉内；以及将工艺气体导入至所述生长炉内，在所述碳化硅衬底之上使碳化硅外延层生长而制造碳化硅外延晶片，将具有大于或等于1.6E－4[J]的流体能量的所述清除气体导入至所述生长炉内。2.一种碳化硅外延晶片的制造方法，其特征在于，具有下述工序，即：将碳化硅衬底搬入至生长炉内；将工艺气体导入至所述生长炉内，在所述碳化硅衬底之上使碳化硅外延层生长而制造碳化硅外延晶片；以及将清除气体导入至所述生长炉内而将附着于所述生长炉的内壁面的树枝状碳化硅去除，将具有大于或等于1.6E－4[J]的流体能量的所述清除气体导入至所述生长炉内。3.根据权利要求2所述的碳化硅外延晶片的制造方法，其特征在于，在将所述清除气体导入至所述生长炉内时，在所述碳化硅外延晶片之上配置挡板。4.根据权利要求1至3中任一项所述的碳化硅外延晶片的制造方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：大野彰仁，酒井雅，三谷阳一郎，山本高裕，木村泰广，沟部卓真，富田信之，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP