具有不小于約2Χ 118CnT3的雜質(zhì)濃度的高雜質(zhì)濃度層上。而且，借助這種構(gòu)造，可采用具有相同C/Si比的上述源材料氣體獲得具有良好表面形貌的碳化硅半導體襯底。
[0056]雖然本實施例的碳化硅半導體襯底具有其中具有不同雜質(zhì)濃度的兩層堆疊在碳化硅襯底上的結(jié)構(gòu)，但是襯底可具有其中任意構(gòu)造的具有不同雜質(zhì)濃度的三個以上的堆疊在碳化硅襯底上的結(jié)構(gòu)。而且，借助這種構(gòu)造，與借助制造碳化硅半導體襯底的常規(guī)方法獲得碳化硅半導體襯底相比，可獲得包括具有高雜質(zhì)濃度且包括較少晶體缺陷并具有良好表面形貌的碳化娃外延層的碳化娃半導體襯底。
[0057]雖然CVD(化學氣相沉積)設備用作本實施例的制造碳化硅半導體襯底的方法中的氣相外延設備，但是所采用的設備不限于這種設備?？刹捎媚芡ㄟ^氣相外延形成碳化硅外延層的任意設備。
[0058]在形成碳化硅外延層的步驟中，也可通過提高生長溫度改善表面形貌。需要不小于1700°C的高生長溫度以便通過生長溫度改善表面形貌。不幸地是，即使生長溫度不小于1700°C，將要形成的碳化硅外延層包括晶體缺陷以進一步劣化外延生長器件。與制造碳化硅半導體襯底的常規(guī)方法相比，本實施例的制造碳化硅半導體襯底的方法可在不提高生長溫度的情況下提供具有優(yōu)良表面形貌的碳化硅半導體襯底。
[0059]在本實施例的制造碳化硅半導體襯底的方法中，優(yōu)選生長溫度在步驟(S12)和步驟(S13)中都不小于1500°C且不大于1650°C。通過采用這種溫度范圍，可更容易地抑制缺陷的產(chǎn)生，從而提供具有優(yōu)良表面形貌的碳化硅襯底。
[0060]現(xiàn)在參考圖4，說明制造本實施例的碳化硅半導體器件的方法。制造本實施例的碳化硅半導體器件的方法包括制備碳化硅半導體襯底的步驟(SlO)以及加工碳化硅半導體襯底的步驟(S20)。
[0061]在步驟(SlO)中，借助本實施例的碳化娃半導體的制造方法制造碳化娃半導體襯底。因此，可制備具有優(yōu)良表面形貌的碳化硅半導體襯底。
[0062]在步驟(S20)中，加工上一步驟(SlO)中制備的碳化硅半導體襯底以制造碳化硅半導體器件。具體地，碳化硅半導體襯底經(jīng)歷離子注入步驟、溝槽形成步驟、膜形成步驟、電極形成步驟等等，從而制造碳化硅半導體器件。因此，碳化硅半導體器件可有效應用碳化硅半導體襯底中包括的具有高雜質(zhì)濃度的碳化娃外延層。此外，可抑制由碳化娃半導體襯底的缺陷和較差表面形貌造成的碳化硅半導體器件的性能劣化，由此實現(xiàn)碳化硅半導體器件的尚良率制造。
[0063](實例)
[0064]以下將說明本發(fā)明的實例
[0065]1.評估樣品
[0066]⑴實例樣品
[0067]首先制備具有4英寸外徑以及350 μ m厚度的碳化硅襯底。
[0068]隨后，CVD設備用于在碳化硅襯底的主表面上生長碳化硅外延層，且將具有I X 118CnT3的雜質(zhì)濃度的緩沖層形成至0.5 ym厚度。這里，在使得C/Si比為1.9，Si/H為0.0004且順3/!12為IX 10 _5cm_3的條件下將包含!12的載氣以及包含SiH4、C3H8和NH3的源材料氣體引入CVD設備的反應腔中。冊13的流量為0.05sccm。反應腔中的壓力不小于8X10 3Pa且不大于12 X 13Pa,且生長溫度為1580°C。
[0069]隨后，CVD設備用于在緩沖層的主表面上利用相同的氣體以及在相同壓力和溫度條件下，以0.05sccm的NH3的流量形成漂移層。漂移層具有7.0X 10 15cm_3的雜質(zhì)濃度和10 μ m厚度。
[0070](ii)比較實例樣品I
[0071]比較實例樣品I基本上具有與實例樣品相同的構(gòu)造且在相同條件下制備。差別在于在使得C/Si比為2.5的條件下引入用于形成緩沖層和漂移層的源材料氣體。
[0072](iii)比較實例樣品2
[0073]比較實例樣品2基本上具有與實例樣品相同的構(gòu)造且在相同條件下制備。差別在于在使得C/Si比為1.5的條件下引入用于形成緩沖層和漂移層的源材料氣體。
[0074]以此方式，利用具有不同C/Si比的源材料氣體制備三種類型的碳化硅半導體襯底。
[0075]2.實驗
[0076]借助微分干涉顯微鏡評估由此獲得的三種類型的碳化硅半導體襯底的表面形貌。具體地，借助1X物鏡和1X目鏡透鏡觀察碳化硅半導體襯底的表面。圖5示出借助微分干涉顯微鏡觀察的實例樣品的圖像，圖6示出比較實例樣品I的圖像，且圖7示出比較實例樣品2的圖像。
[0077]3.結(jié)論
[0078]如圖5中所不，以1.9的C/Si比制備的實例樣品的碳化娃半導體襯底具有優(yōu)良的表面形貌。另一方面，如圖6中所示，在以2.5的C/Si比制備的比較實例樣品I的碳化硅半導體襯底的主表面上發(fā)現(xiàn)腐蝕坑。此外，如圖7中所示，以1.5的C/Si比制備的比較實例樣品2的碳化硅半導體襯底具有優(yōu)良的表面形貌，但是以1.9的C/Si比制備的實例樣品的碳化硅半導體襯底具有更好的表面形貌。換言之，以1.9的C/Si比制備的碳化硅半導體襯底具有比以1.5或2.5的C/Si比制備的碳化硅半導體襯底更好的表面形貌。
[0079]雖然上文已經(jīng)說明了本發(fā)明的實施例和實例，但是上述實施例和實例可以各種方式改進。此外，本發(fā)明的范圍不限于上述實施例和實例。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求項定義，且旨在涵蓋等效于權(quán)利要求項的范圍和含義內(nèi)的任意變型。
[0080]工業(yè)適用性
[0081]本發(fā)明的制造碳化硅半導體襯底的方法以及制造碳化硅半導體器件的方法特別有利地適用于制造需要包括摻雜有高濃度氮的碳化硅外延層并具有優(yōu)良表面形貌的碳化硅半導體襯底的方法，以及制造碳化硅半導體器件的方法。
[0082]參考符號列表
[0083]I碳化硅襯底；1A，2A, 3A主表面；2緩沖層；3漂移層；10碳化硅半導體襯底；11襯底基座；12感應加熱線圈；13石英管；14熱絕緣材料；15加熱元件；16管道；100CVD設備。
【主權(quán)項】
1.一種制造碳化硅半導體襯底的方法，包括以下步驟: 制備碳化硅襯底； 采用第一源材料氣體在所述碳化硅襯底上形成第一碳化硅半導體層；以及 采用第二源材料氣體在所述第一碳化硅半導體層上形成第二碳化硅半導體層， 在形成第一碳化硅半導體層的所述步驟以及形成第二碳化硅半導體層的所述步驟中，氨氣被用作摻雜劑氣體，所述第一源材料氣體具有不小于1.6且不大于2.2的C/Si比，所述C/Si比是碳原子的數(shù)量比硅原子的數(shù)量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造碳化硅半導體襯底的方法，其中 所述第一碳化娃半導體層中的雜質(zhì)濃度高于所述第二碳化娃半導體層中的雜質(zhì)濃度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造碳化硅半導體襯底的方法，其中 所述第一碳化硅半導體層的厚度小于所述第二碳化硅半導體層的厚度。4.一種制造碳化硅半導體器件的方法，包括以下步驟: 制備碳化娃半導體襯底；以及 加工所述碳化娃半導體襯底， 在制備碳化硅半導體襯底的所述步驟中，用根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的制造碳化硅半導體襯底的方法制造所述碳化硅半導體襯底。
【專利摘要】本發(fā)明提供了：制備碳化硅襯底的步驟(S11)，采用第一源材料氣體在碳化硅襯底上形成第一碳化硅半導體層的步驟(S12)，以及采用第二源材料氣體在第一碳化硅半導體層上形成第二碳化硅半導體層的步驟(S13)。在形成第一碳化硅半導體層的步驟(S12)以及形成第二碳化硅半導體層的步驟(S13)中，氨氣用作摻雜劑氣體，且第一源材料氣體具有1.6-2.2的C/Si比，C/Si比是一源材料氣體中的碳原子數(shù)量相對于硅原子數(shù)量的比。
【IPC分類】C23C16/42, H01L21/205
【公開號】CN104885197
【申請?zhí)枴緾N201380069237
【發(fā)明人】玄番潤
【申請人】住友電氣工業(yè)株式會社
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2013年12月12日
【公告號】EP2955743A1, US20150221498, WO2014122854A1