帶碳化硅膜基板及其制造方法、以及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及帶碳化娃膜基板、帶碳化娃膜基板的制造方法W及半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，碳化娃（SiC)是具有與娃（SU相比2倍W上的帶隙化36eV~3. 23eV) 的寬帶隙半導(dǎo)體，作為高耐壓器件用材料而為人關(guān)注。
[0003] 然而，SiC與Si不同，結(jié)晶形成溫度是高溫，故難W采用與Si基板相同的從液相 的直拉法而生成單晶錠。因此，提出了利用升華法形成SiC的單晶錠的方法，但在所設(shè)及 的升華法中，形成口徑大、結(jié)晶缺陷少的基板是非常困難的。另一方面，在SiC結(jié)晶中立方 晶SiC(3C-SiC)可W在比較低的溫度下形成，故提出了在Si基板上直接進(jìn)行外延生長的方 法。
[0004] 作為一種使用該外延生長的SiC基板的制造方法，研究了在氣相中在Si基板上層 疊3C-SiC的異質(zhì)外延技術(shù)。然而，Si與3C-SiC的晶格常數(shù)分別為5.43A與4 36A，其差為 約20%。而且，Si的熱膨脹系數(shù)為2. 55X 10 6K i，3C-SiC為2. 77X 10 6K 1，其差為約8%。 因此，獲得結(jié)晶缺陷少的高質(zhì)量外延膜（3C-SiC膜）是非常困難的。另外，運(yùn)些晶格常數(shù)之 差及熱膨脹系數(shù)之差，作為結(jié)果會(huì)在3C-SiC膜內(nèi)產(chǎn)生很大的應(yīng)力，其結(jié)果是產(chǎn)生晶圓的翅 曲運(yùn)一問題。
[0005] 如上所述的結(jié)晶缺陷主要是所謂的雙晶（Twin)和反相疇界（APB :Anti Phase Boundary)。運(yùn)里作為降低結(jié)晶缺陷的方法，例如，在專利文獻(xiàn)I中公開了如下的方法：在生 長底層基板形成氧化膜等，用該氧化膜等作為掩膜設(shè)置外延生長區(qū)域，相對于生長區(qū)域的 開口部的寬度W1，通過設(shè)氧化膜等的厚度T為tan巧4.6° )XWl(tan巧4.6° )倍）W上， 從而有效地降低結(jié)晶缺陷。在該情況下，假定開口部的寬度Wl例如為Wl = 0. 5 ym左右時(shí)， 用作掩膜的氧化膜等需要T = 0. 7 y m W上的厚度。
[0006] 如果采用當(dāng)前的工藝技術(shù)，與圖案形成工藝相關(guān)的難易度并非那么高，但需要通 過比較高的縱橫比高精度地形成圖案化的氧化膜等。而且，由于是氧化膜等的厚度比較厚 的膜厚，產(chǎn)生因在氧化膜等產(chǎn)生膜應(yīng)力而SiC基板翅曲之類的問題。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) [000引專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平11-181567號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明為了解決上述問題或課題的至少之一，能夠采用W下的應(yīng)用例或?qū)嵤┓?式。
[0011] 應(yīng)用例1
[0012] 本發(fā)明的帶碳化娃膜基板包括：娃基板；W及立方晶碳化娃膜和掩膜，層疊在所 述娃基板上，所述立方晶碳化娃膜具有：第一立方晶碳化娃膜，設(shè)于所述娃基板的上側(cè)；W 及第二立方晶碳化娃膜，設(shè)于所述第一立方晶碳化娃膜的上側(cè)，所述掩膜具有：第一掩膜， 設(shè)于所述娃基板和所述第一立方晶碳化娃膜之間；W及第二掩膜，設(shè)于所述第一立方晶碳 化娃膜和所述第二立方晶碳化娃膜之間，所述第一掩膜具備第一開口部，所述娃基板從所 述第一開口部露出，所述第二掩膜具備第二開口部，所述第一立方晶碳化娃膜從所述第二 開口部露出，當(dāng)設(shè)所述第一開口部的寬度為WUWl的單位為ym，設(shè)所述第一掩膜的厚度為 Tl、Tl的單位為ym時(shí)，Tl<tan巧4.6°)XWl。
[0013] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)利用掩膜隔斷因娃和碳化娃的晶格常數(shù)不同等而產(chǎn)生的結(jié) 晶缺陷，能夠構(gòu)成更優(yōu)質(zhì)的帶碳化娃膜基板。
[0014] 應(yīng)用例2
[0015] 在上述的帶碳化娃膜基板中，優(yōu)選所述第一掩膜和所述第二掩膜配置在俯視觀察 下重疊的位置。
[0016] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠通過將第一掩膜和第二掩膜配置在俯視下重疊的位置，更確實(shí) 地隔斷結(jié)晶缺陷。
[0017] 應(yīng)用例3
[0018] 在上述的碳化娃帶有基板中，優(yōu)選所述第二開口部的寬度與所述第一開口部的寬 度相同、或比所述第一開口部的寬度窄。
[0019] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過使第二開口部的寬度與第一開口部的寬度相同、或比所述第一 開口部的寬度窄，能夠更確實(shí)地隔斷結(jié)晶缺陷。
[0020] 應(yīng)用例4
[0021] 在上述的帶碳化娃膜基板中，優(yōu)選當(dāng)設(shè)從所述第一掩膜的底面到所述第二掩膜的 底面的距離為DUDl的單位為ym時(shí)，Dl含tan巧4.6° ) XW1。
[0022] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒌谝谎谀ず偷诙谀さ木嚯x維持在適當(dāng)?shù)闹?，能夠?qū)崿F(xiàn)更確 實(shí)地隔斷結(jié)晶缺陷。
[002引應(yīng)用例5
[0024] 在上述的帶碳化娃膜基板中，所述娃基板的形成有所述第一立方晶碳化娃膜的表 面的面取向?yàn)椋?00)。
[00巧]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，形成第一立方晶碳化娃膜的娃基板的表面的面取向?yàn)椋?00)時(shí)，在 第一立方晶碳化娃膜內(nèi)產(chǎn)生的結(jié)晶缺陷能夠沿（111)面的面取向生長，該結(jié)晶缺陷能夠在 第二掩膜中隔斷。因此，能夠構(gòu)成更優(yōu)質(zhì)的帶碳化娃膜基板。
[002引應(yīng)用例6
[0027] 在上述的帶碳化娃膜基板中，進(jìn)一步，所述立方晶碳化娃膜具有設(shè)于所述第二立 方晶碳化娃膜上側(cè)的第=立方晶碳化娃膜，所述掩膜具有設(shè)于所述第二立方晶碳化娃膜和 所述第=立方晶碳化娃膜之間的第=掩膜，所述第=掩膜具備第=開口部，優(yōu)選從所述第 =開口部露出所述第二立方晶碳化娃膜。
[0028] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠形成更優(yōu)質(zhì)的帶碳化娃膜基板。
[002引應(yīng)用例7
[0030] 在上述的帶碳化娃膜基板中，優(yōu)選所述第一掩膜設(shè)置在所述娃基板上并與所述娃 基板接觸。
[0031] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在第一掩膜和娃基板之間沒有碳化娃膜，外延生長的起點(diǎn)是第一開 口部中的娃基板。由此也能夠?qū)a(chǎn)生結(jié)晶缺陷的起點(diǎn)設(shè)為第一開口部，能夠更容易地確定 產(chǎn)生的結(jié)晶缺陷的位置，能夠更容易隔斷結(jié)晶缺陷。
[00礎(chǔ) 應(yīng)用例8
[0033] 本發(fā)明的帶碳化娃膜基板的制造方法的特征在于，包括：第一工序，在娃基板上形 成第一膜；第二工序，在所述第一膜形成露出所述娃基板的第一開口部；第=工序，在露出 于所述第一開口部的所述娃基板上，利用外延生長形成預(yù)定厚度的第一立方晶碳化娃膜； 第四工序，在所述第一立方晶碳化娃膜上形成第二膜；第五工序，在所述第二膜形成露出 所述第一立方晶碳化娃膜的第二開口部；W及第六工序，在露出于所述第二開口部的所述 第一立方晶碳化娃膜上利用外延生長形成第二立方晶碳化娃膜，當(dāng)設(shè)所述第一膜的厚度為 T1、設(shè)所述第一開口部的寬度為Wl時(shí)，TKtan巧4.6° )XW1。
[0034] 根據(jù)該方法，能將第二立方晶碳化娃膜形成為比第一立方晶碳化娃膜結(jié)晶缺陷少 的立方晶碳化娃膜。
[00對 應(yīng)用例9
[0036] 在上述帶碳化娃膜基板的制造方法中，在所述第=工序中，優(yōu)選設(shè)所述預(yù)定厚度 為 Dl 時(shí)，Dl 含 tan 巧4.6。）XW1。
[0037] 根據(jù)該方法，能夠更確實(shí)地隔斷在第一立方晶碳化娃膜產(chǎn)生的結(jié)晶缺陷。
[00測 應(yīng)用例10
[0039] 在上述帶碳化娃膜基板的制造方法中，優(yōu)選所述娃基板的上表面的面取向?yàn)?(100)。
[0040] 根據(jù)該方法，能夠?qū)崿F(xiàn)使第一立方晶碳化娃膜中的結(jié)晶缺陷沿（111)面的面取向 產(chǎn)生。
[00川應(yīng)用例11
[0042] 在上述帶碳化娃膜基板的制造方法中，優(yōu)選所述第二開口部的寬度與所述第一開 口部的寬度相同、或比所述第一開口部的寬度更窄，所述第一開口部和所述第二開口部在 俯視觀察所述娃基板時(shí)位于重疊的位置。
[0043] 根據(jù)該方法，能夠確實(shí)地隔斷第一立方晶碳化娃膜中的結(jié)晶缺陷。
[0044] 應(yīng)用例12
[0045] 根據(jù)上述帶碳化娃膜基板的制造方法，優(yōu)選進(jìn)一步包括：第屯工序，在所述第二立 方晶碳化娃膜上形成第=膜；第八工序，在所述第=膜形成使所述第二立方晶碳化娃膜露 出的第=開口部；第九工序，在從所述第=開口部露出的所述第二立方晶碳化娃膜上，利用 外延生長形成第=立方晶碳化娃膜。
[0046] 根據(jù)該方法，作為第=立方晶碳化娃膜，能夠形成結(jié)晶缺陷更少的立方晶碳化娃 膜。
[0047] 應(yīng)用例13
[0048] 本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征在于，使用上述的帶碳化娃膜基板而制造。
[0049] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，立方晶碳化娃膜耐壓性比較高，故能夠通過使用本發(fā)明的碳化娃膜 基板生成用于相對高的電壓的用途的半導(dǎo)體裝置。
【附圖說明】
[0050] 圖I是示出帶碳化娃膜基板的第一實(shí)施方式的縱截面圖。
[0051] 圖2的（a)至（d)是用于說明圖1所示的帶碳化娃膜基板的制造方法的縱截面圖。
[0052] 圖3是用于說明在圖1所示的帶碳化娃膜基板中降低結(jié)晶缺陷的方法的縱截面 圖。
[0053] 圖4是示出帶碳化娃膜基板的第二實(shí)施方式的縱截面圖。
[0054] 圖5的（a)至（d)是用于說明圖4所示的帶碳化娃膜基板的制造方法的縱截面圖。 [00巧]圖6的（a)和化）是用于說明圖4所示的帶碳化娃膜基板的制造方法的縱截面圖。
[0056] 圖7是示出帶碳化娃膜基板的第=實(shí)施方式的縱截面圖。
[0057] 符號說明
[005引 2娃基板（Si基板）； 3 SiC膜；
[0059] 4掩膜； 10帶碳化娃膜基板；
[0060] 11帶碳化娃膜基板； 12帶碳化娃膜基板；
[0061] 31 第一 SiC 膜； 32 第二 SiC 膜；
[0062] 33 第S SiC 膜； 41 第一掩膜；
[0063] 42第二掩膜； 43第=掩膜；
[0064] 45 開口部； 46 開口部；
[0065] 47開口部； 51結(jié)晶缺陷；
[0066] 61第一掩膜； 62第二掩膜；
[0067] 63 開口部； 64 開口部。
【具體實(shí)施方式】
[0068] 下面，基于附圖所示的適合的實(shí)施方式對本發(fā)明的帶碳化娃膜基板、帶碳化娃膜 基板的制造方法及半導(dǎo)體裝置進(jìn)行詳細(xì)地說明。此外，為了方便起見，容易對使用的附圖進(jìn) 行說明，有時(shí)附圖中記載的構(gòu)成物各自的大小、比例等存在不一樣的情況。
[0069] 帶碳化娃膜基板
[0070] 第一實(shí)施方式
[0071] 首先，對本發(fā)明的帶碳化