[發明專利]由碳化硅構成的半導體基板及其制造方法

有效

• 申請號: 201780014638.2
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN108699726B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 杉山尚宏
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B25/20;H01L21/205
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 周欣

本發明提供一種半導體基板，其具有SiC基板(1)及外延膜(2)，其中，使外延膜(2)的氫濃度相對于SiC基板(1)的氫濃度的濃度比成為0.2～5、優選0.5～2。由此，能夠制成可抑制外延膜(2)與SiC基板(1)的邊界位置處的氫的擴散、可抑制氫濃度的下降的半導體基板。因此，能夠謀求使用半導體基板而形成的SiC半導體器件、例如pn二極管等雙極器件的特性的提高。

與關聯申請的相互參照

本申請基于2016年3月4日申請的日本專利申請號2016-42451號，其記載內容通過參照被納入這里。

技術領域

本公開涉及在由碳化硅(以下，稱為SiC)構成的SiC基板上形成由SiC構成的外延膜而成的半導體基板及其制造方法。

背景技術

一直以來，作為由SiC構成的半導體基板，有在SiC基板上形成有由SiC構成的外延膜的基板。由SiC構成的半導體基板作為SiC半導體器件，被用于形成例如pn二極管、雙極晶體管。

這樣的半導體基板是通過使用在氬氣氛下通過升華法進行結晶生長而成的SiC基板，利用以氫作為載氣的CVD(chemical vapordeposition的簡記)法，使外延膜在SiC基板的表面生長而形成的。

另外，在通過升華法來進行SiC基板的生長的情況下，若通過向升華法的生長腔室內導入氫來防止氮向生長結晶中的攝入，則能夠得到超高純度的SiC單晶，還能夠制作半絕緣性的結晶(參照專利文獻1)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第4891767號公報

發明內容

SiC半導體器件中的載流子壽命依賴于結晶中的氫濃度。因此，在SiC基板上構成由SiC構成的外延膜的情況下，若在使外延膜生長時使用氫作為載氣而導入氫，則外延膜中的載流子壽命變長。

然而確認到：在氫濃度水平低的SiC基板上構成外延膜的情況下，如圖3中所示的那樣，氫從氫濃度水平高的外延膜側向氫濃度水平低的SiC基板側擴散。因此，在SiC基板與外延膜的界面中，外延膜中的氫濃度下降，起因于此而產生載流子壽命變短、電阻變大等使SiC半導體器件的特性惡化的課題。

在如上述的專利文獻1那樣通過升華法來進行SiC基板的生長的情況下，若向生長腔室內導入氫，則氫可被導入到SiC基板中。然而，由于通過氫濃度的差而引起氫從外延膜向SiC基板側的擴散，所以單純地僅僅氫被導入到SiC基板中無法抑制氫的擴散。因而，產生上述問題。

本公開的目的是提供能夠抑制氫從由SiC構成的外延膜向SiC基板側的擴散、能夠謀求SiC半導體器件的特性的提高的半導體基板及其制造方法。

本公開的1個觀點中的半導體基板具有由SiC單晶構成且包含氫的SiC基板、和形成于SiC基板上且包含氫的外延膜，外延膜的氫濃度相對于SiC基板的氫濃度的濃度比被設定為0.2～5。

像這樣，在具有SiC基板及外延膜的半導體基板中，使外延膜的氫濃度相對于SiC基板的氫濃度的濃度比成為0.2～5。由此，能夠制成可抑制外延膜與SiC基板的界面中的氫的擴散、能夠抑制外延膜的氫濃度的下降的半導體基板。因此，能夠謀求使用半導體基板而形成的SiC半導體器件、例如雙極器件的特性的提高。

本公開的另1個觀點中的半導體基板的制造方法包括：利用由含Si氣體和含C氣體來合成碳化硅的氣體生長法，通過使用氫作為載氣來形成含有氫的碳化硅單晶，利用該碳化硅單晶來制造碳化硅基板；和在碳化硅基板上，通過使用氫作為載氣來形成包含氫的外延膜，在制造碳化硅基板的工序及形成外延膜的工序中，將外延膜的氫濃度相對于碳化硅基板的氫濃度的濃度比設定為0.2～5。