[發(fā)明專(zhuān)利]襯底、半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280030546.0
• 申請(qǐng)日: 2012-08-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103608899A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石橋惠二
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 住友電氣工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/205
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/205;C30B29/36
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 李蘭;孫志湧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及襯底、半導(dǎo)體器件及其制造方法，并且更具體地，涉及其中前表面的至少一部分由碳化硅形成的襯底、半導(dǎo)體器件及其制造方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)上已知諸如碳化硅單晶襯底的襯底，其中前表面的至少一部分由碳化硅形成。因?yàn)檫@樣的碳化硅在熱導(dǎo)率上比諸如氮化鎵（GaN）的氮化物半導(dǎo)體高，所以期望由碳化硅構(gòu)成的襯底作為用于控制高壓和高電流的功率器件的材料。例如，美國(guó)專(zhuān)利公布No.2006/0225645（以下稱(chēng)為PTL1）公開(kāi)了具有3英寸直徑的碳化硅襯底，對(duì)于其而言，限定了關(guān)于翹曲或TTV（總厚度變化）的值，以便防止所獲得的外延膜的膜質(zhì)量由于在碳化硅襯底的前表面上形成外延膜時(shí)的不均勻溫度分布而變差。另外，WO2010/119792（以下稱(chēng)為PTL2）公開(kāi)了下述特性的定義：即，指定形狀，諸如襯底的翹曲或彎曲，并且將在襯底的前表面?zhèn)壬系谋砻娲植诙萊a的值設(shè)置為1nm或更小，并且將在襯底的背表面?zhèn)壬系谋砻娲植诙萊a的值設(shè)置為100nm或更小。PTL2限定了如上的粗糙度，以便當(dāng)在襯底的前表面上形成薄膜時(shí)保證襯底的規(guī)定形狀。

引用列表

專(zhuān)利文獻(xiàn)

PTL1：US2006/0225645A1

PTL2：WO2010/119792

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題

如上所述的PTL1不具體涉及襯底的表面粗糙度。雖然PTL2限定了襯底的前表面和背表面的表面粗糙度以便保證襯底的規(guī)定形狀，但是它也未涉及在襯底的表面粗糙度（具體地說(shuō)，在背表面?zhèn)壬系谋砻娲植诙龋┖驮谝r底的前表面上形成的外延膜等的膜質(zhì)量之間的關(guān)系。

然而，作為本發(fā)明人的專(zhuān)注研究的結(jié)果，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)特別在襯底的背表面上的表面粗糙度大時(shí)，在襯底的前表面上生長(zhǎng)外延膜的步驟中的熱處理期間，在其上承載襯底的承受器和襯底的背表面之間的接觸狀態(tài)變化，并且因此，在襯底中產(chǎn)生在溫度分布。這樣的溫度分布可能不利地影響所形成的外延膜的膜質(zhì)量。

另外，在襯底的前表面上形成外延膜并且在外延膜上形成半導(dǎo)體元件的步驟中，襯底的背表面可能被真空吸附。如果在這樣的被真空吸附期間在背表面處的表面粗糙度大，則在一些情況下，襯底不能被可靠地吸附。因此，可能在形成半導(dǎo)體元件的步驟中產(chǎn)生缺陷。

而且，當(dāng)在襯底的背表面處的表面粗糙度大時(shí)，晶體缺陷可能在用于形成外延膜的熱處理期間從襯底的背表面?zhèn)劝l(fā)展，并且襯底可能翹曲。那么，在襯底在大小上增大的情況下，襯底的翹曲量的絕對(duì)值變大，這可能導(dǎo)致在形成外延膜或形成元件的步驟中引起缺陷的因素。

本發(fā)明被作出來(lái)解決上述問(wèn)題，并且本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)降低在形成外延膜或半導(dǎo)體元件的步驟中產(chǎn)生的缺陷的概率的襯底、包括該襯底的半導(dǎo)體器件及其制造方法。

對(duì)于問(wèn)題的解決方案

根據(jù)本發(fā)明的一種襯底是具有前表面和背表面的襯底，其中，前表面的至少一部分由碳化硅構(gòu)成，在前表面處的表面粗糙度Ra的平均值不大于0.5nm并且該表面粗糙度Ra的標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于0.2nm，在背表面處的表面粗糙度Ra的平均值不小于0.3nm并且不大于10nm并且該表面粗糙度Ra的標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于3nm，并且，前表面的直徑不小于110mm。

通過(guò)這樣做，在襯底的前表面上形成外延層的步驟中，能夠抑制在支撐襯底的承受器和襯底的背表面之間接觸的狀態(tài)中的局部改變。因此，能夠抑制隨著在接觸的狀態(tài)中的改變而出現(xiàn)在襯底上的不均勻溫度分布這樣的問(wèn)題，并且結(jié)果，能夠形成在膜質(zhì)量上良好的外延層。

在此，取決于襯底的材料，適合于形成外延層或形成器件的表面狀態(tài)不同，并且受其表面粗糙度的影響也不同。即，適合于形成外延層等的表面粗糙度在根據(jù)本發(fā)明的其中前表面的至少一部分由碳化硅構(gòu)成的襯底和由其他半導(dǎo)體材料構(gòu)成的襯底之間不同。另外，因?yàn)闄C(jī)械和化學(xué)耐久性取決于材料而不同，所以用于控制在前表面處的工藝損壞層或表面粗糙度的加工條件（拋光條件）對(duì)于由不同材料制成的每一個(gè)襯底不同。因此，適當(dāng)?shù)募庸し椒ㄒ苍诟鶕?jù)本發(fā)明的由碳化硅構(gòu)成的襯底和由其他材料構(gòu)成的襯底之間不同。

基于這樣的發(fā)現(xiàn)，在根據(jù)本發(fā)明的襯底中，在背表面處的表面粗糙度Ra的平均值被控制為不小于0.3nm并且不大于10nm，并且其標(biāo)準(zhǔn)偏差被控制為不大于3nm。因此，在襯底的前表面上生長(zhǎng)外延膜中，能夠抑制在背表面?zhèn)壬系木w缺陷的產(chǎn)生或發(fā)展，并且因此，也能夠抑制襯底的翹曲。結(jié)果，能夠在形成外延膜的步驟中或在形成元件的隨后步驟中降低歸因于襯底的翹曲的缺陷的產(chǎn)生的概率。