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公開番号2024080948
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-17
出願番号2022194322
出願日2022-12-05
発明の名称炭化珪素基板およびそれを用いた炭化珪素半導体装置
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類H01L 29/78 20060101AFI20240610BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】BPDがSFに拡張することを抑制する。
【解決手段】電子励起において、385～408nm波長の発光ピークI1に対する650～750nm波長の発光ピークI3が4.5倍以上となる基板10とする。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
炭化珪素基板であって、
電子励起において、３８５～４０８ｎｍ波長の発光ピーク（Ｉ１）に対する６５０～７５０ｎｍ波長の発光ピーク（Ｉ３）が４．５倍以上とされている炭化珪素基板。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
炭化珪素基板であって、
電子励起において、３８５～４０８ｎｍ波長での発光ピークに関する積分値に対して、６５０～７５０ｎｍ波長の発光ピークに関する積分値が１５倍以上とされている炭化珪素基板。
【請求項３】
比抵抗が３０ｍ・Ωｃｍ以下とされている請求項１または２に記載の炭化珪素基板。
【請求項４】
ｎ型とされており、不純物濃度が５．０×１０
１８
～１．０×１０
２０
ｃｍ
－３
とされている請求項１または２に記載の炭化珪素基板。
【請求項５】
ボロン、アルミニウム、チタン、バナジウム、硫黄、鉄、ニオブ、およびタンタルの少なくともいずれか１つを含む不純物が含まれている請求項１または２に記載の炭化珪素基板。
【請求項６】
炭化珪素半導体装置であって、
請求項１または２に記載の炭化珪素基板と、
前記炭化珪素基板上に形成されたエピタキシャル層（２０）と、を備え、
前記エピタキシャル層は、厚さが４～４０μｍとされ、不純物濃度が１．０×１０
１５
～１．０×１０
１９
ｃｍ
－３
とされている部分を有する炭化珪素半導体装置。
【請求項７】
前記エピタキシャル層は、前記炭化珪素基板側に位置するバッファ層（２１）と、前記バッファ層上に位置するドリフト層（２２）と、を有し、
前記バッファ層は、ｎ型不純物濃度が１．０×１０
１８
～１．０×１０
１９
ｃｍ
－３
とされ、
前記ドリフト層は、ｎ型不純物濃度が１．０×１０
１５
～５．０×１０
１６
ｃｍ
－３
とされている請求項６に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項８】
前記炭化珪素基板と前記エピタキシャル層との積層方向に沿って電流を流す半導体素子が形成されている請求項６に記載の炭化珪素半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素（以下では、ＳｉＣともいう）で構成されるＳｉＣ基板およびそれを用いたＳｉＣ半導体装置に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、ＳｉＣで構成されるＳｉＣ半導体装置が提案されており、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistorの略）が形成されたＳｉＣ半導体装置が提案されている。具体的には、このようなＳｉＣ半導体装置は、ｎ
＋
型の基板上に、基板よりも低不純物濃度とされたｎ
－
型のバッファ層が形成され、バッファ層上に、バッファ層よりも低不純物濃度とされたｎ
－
型のドリフト層が形成されている。ドリフト層上には、ｐ型のベース層が配置されている。なお、バッファ層およびドリフト層は、エピタキシャル層で構成されている。
【０００３】
ベース層の表層部には、ｎ
＋
型のソース領域が形成されている。そして、ソース領域およびベース層を貫通してドリフト層に達するように複数のトレンチが形成されており、各トレンチには、ゲート絶縁膜およびゲート電極が順に形成されている。これにより、トレンチゲート構造が形成されている。
【０００４】
そして、上記のようなＳｉＣ半導体装置は、ベース層等とドリフト層とのｐｎ接合によって寄生ダイオードが構成される。
【０００５】
ところで、このようなＳｉＣ半導体装置では、基板に基底面転位（basal plane dislocation：以下では、単にＢＰＤともいう）が存在する場合がある。そして、上記のようなＳｉＣ半導体装置では、寄生ダイオードが動作する際に注入されるホールがＢＰＤに達することにより、ＢＰＤが積層欠陥（stacking fault：以下では、単にＳＦともいう）に拡張する可能性があることが報告されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
M.Skowronski and S.Ha,「Degradation of hexagonal silicon-carbide-based bipolar devices」, Applied Physics Reviews 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようなＳｉＣ半導体装置では、ＢＰＤは、線状欠陥であるために素子動作に及ぼす影響が小さいが、ＳＦは、面状欠陥となるために抵抗成分となり、素子動作に及ぼす影響が大きくなる。したがって、上記のようなＳｉＣ半導体装置では、オン電圧が高くなる可能性がある。
【０００８】
本発明は上記点に鑑み、ＢＰＤがＳＦに拡張することを抑制できるＳｉＣ基板およびそれを用いたＳｉＣ半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１では、ＳｉＣ基板であって、電子励起において、３８５～４０８ｎｍ波長の発光ピーク（Ｉ１）に対する６５０～７５０ｎｍ波長の発光ピーク（Ｉ３）が４．５倍以上とされている。
【００１０】
請求項２では、ＳｉＣ基板であって、電子励起において、３８５～４０８ｎｍ波長での発光ピークに関する積分値に対して、６５０～７５０ｎｍ波長の発光ピークに関する積分値が１５倍以上とされている。
（【００１１】以降は省略されています）

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