根據(jù)本實(shí)施方式的碳化硅外延襯底10具有例如10mm或更大的大的外徑，氮碳化硅外延襯底10具有良好的表面質(zhì)量，被控制成具有低的氮背景濃度，并具有高的氮平面內(nèi)均勻性。因此，通過使用根據(jù)本實(shí)施方式的碳化硅外延襯底10制造碳化硅半導(dǎo)體器件30，可以抑制性能波動，并且可以以高效率獲得特別適用于需要具有高擊穿電壓的裝置的碳化娃半導(dǎo)體器件30。
[0086]參考圖5和圖6，下面描述本實(shí)施方式中的制造碳化硅外延襯底的方法、碳化硅生長裝置100以及碳化硅生長裝置部件11、12的功能和效果。
[0087]在基礎(chǔ)襯底I的第一主表面IA上形成碳化硅外延層2的步驟(S13)中，置于襯底架11上的基礎(chǔ)襯底I在碳化硅生長裝置100中旋轉(zhuǎn)(以圖5中箭頭R的方向旋轉(zhuǎn))。因此，在進(jìn)行步驟(S13)時(shí)，將基礎(chǔ)襯底I的外周區(qū)域放置成相對于其內(nèi)部區(qū)域靠近部件例如襯底架11和熱發(fā)生器12，并位于源材料氣體的分布方向Gl的上游側(cè)處。換句話說，從包含在碳化硅生長裝置100中的部件散發(fā)的氮通過基礎(chǔ)襯底I的外周區(qū)域供應(yīng)到基礎(chǔ)襯底I的內(nèi)部區(qū)域。
[0088]因此，如果使用常規(guī)碳化硅生長裝置在允許形成具有良好表面質(zhì)量的碳化硅外延層2的外延生長條件下進(jìn)行步驟(S13)，碳化硅外延層2可能捕獲其中的氮。因此，供應(yīng)到基礎(chǔ)襯底1(或碳化硅外延襯底10)的外周區(qū)域的大部分氮被捕獲在碳化硅外延層2的外周區(qū)域中，由此引起與其內(nèi)部區(qū)域的氮濃度差異。這導(dǎo)致碳化硅外延襯底10中氮濃度的平面內(nèi)均勻性變差。當(dāng)摻雜劑氣體的流量降低時(shí)，這種趨勢特別值得注意。此外，隨著襯底的直徑變大，外延襯底10中的氮濃度的平面內(nèi)均勻性變差。
[0089]為了解決這一問題，在各自充當(dāng)根據(jù)本實(shí)施方式的碳化硅生長裝置部件的襯底架11和熱發(fā)生器12中，每個襯底架主體11a、架涂覆部11b、熱發(fā)生器主體12a和熱發(fā)生器涂覆部12b具有1ppm或更低的氮濃度。結(jié)果，從襯底架11散發(fā)的氮?dú)釭2的量和從熱發(fā)生器12散發(fā)的氮?dú)釭3的量被充分減少，以便不在碳化硅外延襯底10中引起問題。換句話說，從襯底架主體Ila散發(fā)的氮?dú)釭2a、從架涂覆部Ilb散發(fā)的氮?dú)釭2b、從熱發(fā)生器主體12a散發(fā)的氮?dú)釭3a和從熱發(fā)生器涂覆部12b散發(fā)的氮?dú)釭3b的各個量被充分減少。
[0090]因此，通過使用本實(shí)施方式中的包含襯底架11和熱發(fā)生器12的碳化硅生長裝置100，形成碳化硅外延層2的步驟(S13)可以在氮的背景濃度已被降低的條件下進(jìn)行。結(jié)果，即使在允許碳化硅外延層2中良好的表面質(zhì)量的外延生長條件下，也可以形成具有高的氮濃度平面內(nèi)均勻性的碳化硅外延層2。因此，可以制造包括具有良好表面質(zhì)量和高的氮濃度平面內(nèi)均勾性的碳化娃外延層2的碳化娃外延襯底1。
[0091]在根據(jù)本實(shí)施方式的碳化娃外延襯底10中，碳化娃外延層2具有約不低于IX115Cnf3并且不高于2 X 116Cnf3的氮濃度，但本發(fā)明不限于此。例如，碳化硅外延層2可能具有約不高于1.0 X 1015cm—3、優(yōu)選地不高于5.0 X 114Cnf3的氮濃度。換句話說，可以在不使摻雜劑氣體流動的情況下形成碳化硅外延層2。憑借這一點(diǎn)，碳化硅外延層2的氮濃度變得與背景濃度近似一樣大，并且在這種情況下，可以表現(xiàn)出與根據(jù)本實(shí)施方式的制造碳化硅外延襯底的方法相似的功能和效果。
[0092]在根據(jù)本實(shí)施方式的制造碳化娃外延襯底的方法中，通過在將基礎(chǔ)襯底I置于碳化硅生長裝置100中的步驟(12)之后和形成碳化硅外延層2的步驟(S13)之前或之后改變源材料氣體的流量或分壓，可以以與步驟(S13)連續(xù)的方式形成具有與碳化硅外延層2不同的雜質(zhì)濃度等的多個碳化硅外延層。憑借這一點(diǎn)，也可以表現(xiàn)出與根據(jù)本實(shí)施方式的制造碳化硅外延襯底的方法相似的功能和效果。
[0093]應(yīng)該指出，在根據(jù)本實(shí)施方式的制造碳化娃外延襯底的方法中，氨在形成碳化娃外延層2的步驟(S13)中被用作摻雜劑氣體，但本發(fā)明不限于此。例如，可以使用氮?dú)?Ns)。在這種情況下，通過適合地控制犯的流量等，可以表現(xiàn)出與根據(jù)本實(shí)施方式的制造碳化硅外延襯底的方法相似的功能和效果。還應(yīng)該指出，當(dāng)使用犯氣作為摻雜劑氣體時(shí)，優(yōu)選地在使N2氣流通過預(yù)加熱結(jié)構(gòu)17(參見圖11)后將N2氣供應(yīng)到CDV裝置100。通過這種方式，可以在將犯氣供應(yīng)到基礎(chǔ)襯底I上之前將它充分熱分解。預(yù)加熱結(jié)構(gòu)17中的加熱溫度可以是任何溫度，只要氮?dú)饪梢栽谠摐囟认鲁浞譄岱纸饧纯?。例如，所述加熱溫度可以是約1600°C。
[0094](第二實(shí)施方式)
[0095]下面參考圖7和圖8描述本發(fā)明的另一個實(shí)施方式，即第二實(shí)施方式。根據(jù)第二實(shí)施方式的碳化娃半導(dǎo)體器件是使用根據(jù)第一實(shí)施方式的碳化娃外延襯底10制造的碳化娃半導(dǎo)體器件。根據(jù)第二實(shí)施方式的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法是使用根據(jù)第一實(shí)施方式的碳化娃外延襯底10制造碳化娃半導(dǎo)體器件30的方法。具體來說，根據(jù)本實(shí)施方式的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法以與根據(jù)第一實(shí)施方式的制造碳化硅外延襯底的方法相似的方式進(jìn)行配置，并且與后者的差異在于根據(jù)本實(shí)施方式的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法還包括在碳化硅外延襯底1上形成電極91、92的步驟(S20)。
[0096]根據(jù)本實(shí)施方式的碳化硅半導(dǎo)體器件30被構(gòu)造成例如肖特基勢皇二極管(SBD:肖特基勢皇二極管)。參考圖7，SBD 30主要包括碳化硅外延襯底10、肖特基電極91、歐姆電極
92、互連93和焊盤電極94。
[0097]碳化硅外延襯底10是根據(jù)第一實(shí)施方式的碳化硅外延襯底10，并包括:基礎(chǔ)襯底I;形成在基礎(chǔ)襯底I的第一主表面IA上的η+碳化娃外延層3;以及形成在η+碳化娃外延層3的第四主表面3A上的η-碳化硅外延層2。奸碳化硅外延層3具有約2.0 X 1018cm—3的載流子濃度，η-碳化硅外延層2具有約5.0 X 115Cnf3的載流子濃度。
[0098]肖特基電極91被形成在碳化硅外延襯底10的第二主表面2Α上并與其形成肖特基結(jié)。肖特基電極91由能夠與碳化硅外延襯底1形成肖特基結(jié)的材料制成。例如，可以使用選自鈦(Ti)、鎢(W)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、鉭(Ta)和金(Au)的至少一種金屬。互連93由導(dǎo)體例如Al制成，并且形成在肖特基電極91上。
[0099]歐姆電極92形成在碳化硅外延襯底10的與肖特基電極91側(cè)相反的第三主表面IB上并與其接觸。歐姆電極92由TiAlSi合金、NiSi合金等形成，并與碳化娃外延襯底10形成歐姆結(jié)。焊盤電極94由導(dǎo)體例如Al形成，并形成在歐姆電極92上。
[0100]下面描述根據(jù)本實(shí)施方式的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法。根據(jù)本實(shí)施方式的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法包括:制備碳化硅外延襯底10的步驟(SlO);以及在碳化硅外延襯底1上形成電極91、92的步驟(S20)。
[0101]制備碳化硅外延襯底10的步驟(SlO)按照第一實(shí)施方式中制造碳化硅外延襯底的方法來進(jìn)行。通過這種方式，制備包括具有良好表面質(zhì)量和高的氮濃度平面內(nèi)均勻性的碳化娃外延層2的碳化娃外延襯底10。在這樣做中，在于基礎(chǔ)襯底I上形成碳化娃外延層2的步驟(S13)中，可以以連續(xù)方式外延生長η+碳化硅外延層3和η-碳化硅外延層2。具體來說，首先，通過向基礎(chǔ)襯底I供應(yīng)用于形成碳化硅外延層2的源材料氣體并將基礎(chǔ)襯底I在CDV裝置100中加熱到外延生長溫度，在基礎(chǔ)襯底I的第一主表面IA上形成η+碳化硅外延層3。接下來，使襯底架11上的基礎(chǔ)襯底I保持在CDV裝置100中，可以改變源材料氣體的流量或分壓，以在η+碳化娃外延層3的第四主表面3Α上形成η-碳化娃外延層2。
[0102]接下來，在碳化硅外延襯底10上形成電極91、92(步驟(S20))。具體來說，肖特基電極91和歐姆電極92分別形成在碳化硅外延襯底10的第二主表面2Α和第三主表面IB上，第三主表面IB與第一主表面IA相反。電極91、92使用例如沉積方法來形成。此外，在肖特基電極91上形成互連93并在歐姆電極92上形成焊盤電極94。通過這種方式，制造根據(jù)本實(shí)施方式的SBD 30。
[0?03]下面描述碳化娃半導(dǎo)體器件30的功能和效果以及制造本實(shí)施方式中的碳化娃半導(dǎo)體器件的方法。
[0104]根據(jù)本實(shí)施方式的碳化硅半導(dǎo)體器件使用根據(jù)第一實(shí)施方式的包括具有良好表面質(zhì)量并具有高的氮濃度平面內(nèi)均勻性的碳化硅外延層2的碳化硅外延襯底10來制造。因此，按照根據(jù)本實(shí)施方式的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法，可以抑制表面異常的出現(xiàn)，并且可以將性能波動抑制到較小，由此可以以高產(chǎn)率制造具有設(shè)計(jì)性能的碳化硅半導(dǎo)體器件30 ο
[0105][實(shí)施例1]
[0106]下面描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0107]1.評估樣品
[0108](i)示例樣品I
[0109]首先，制備由碳化硅制成并具有150_的外徑和350μπι的厚度的基礎(chǔ)襯底。
[0110]接下來，使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的碳化硅生長裝置，在基礎(chǔ)襯底的第一主表面上形成具有1.0X 115Cnf3的雜質(zhì)濃度和15μπι的厚度的碳化硅外延層。對于碳化硅生長裝置的襯底架來說，使用的襯底架包括:具有2ppm的氮濃度的襯底架主體；以及具有0.4ppm的氮濃度的架涂覆部。對于熱發(fā)生器來說，使用的熱發(fā)生器包括:具有2ppm的氮濃度的熱發(fā)生器主體；以及具有0.4ppm的氮濃度的熱發(fā)生器涂覆部。在這種情況下，導(dǎo)入到CDV裝置的反應(yīng)室中的是:包含H2的運(yùn)載氣體；以及包括46sccm的SiH4、18.5sccm的C3H8以及不少于0.0Isccm且不超過0.05sccm的冊3的源材料氣體。導(dǎo)入在C/Si比率為1.0的條件下進(jìn)行。生長室中的壓力被設(shè)置到不低于8\10￥&并且不超過12\10中&。生長溫度被設(shè)定在1620°〇。