带碳化硅膜基板及其制造方法、以及半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及带碳化娃膜基板、带碳化娃膜基板的制造方法W及半导体装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，碳化娃（SiC)是具有与娃（SU相比2倍W上的带隙化36eV~3. 23eV) 的宽带隙半导体，作为高耐压器件用材料而为人关注。
[0003] 然而，SiC与Si不同，结晶形成溫度是高溫，故难W采用与Si基板相同的从液相 的直拉法而生成单晶锭。因此，提出了利用升华法形成SiC的单晶锭的方法，但在所设及 的升华法中，形成口径大、结晶缺陷少的基板是非常困难的。另一方面，在SiC结晶中立方 晶SiC(3C-SiC)可W在比较低的溫度下形成，故提出了在Si基板上直接进行外延生长的方 法。
[0004] 作为一种使用该外延生长的SiC基板的制造方法，研究了在气相中在Si基板上层 叠3C-SiC的异质外延技术。然而，Si与3C-SiC的晶格常数分别为5.43A与4 36A，其差为 约20%。而且，Si的热膨胀系数为2. 55X 10 6K i，3C-SiC为2. 77X 10 6K 1，其差为约8%。 因此，获得结晶缺陷少的高质量外延膜（3C-SiC膜）是非常困难的。另外，运些晶格常数之 差及热膨胀系数之差，作为结果会在3C-SiC膜内产生很大的应力，其结果是产生晶圆的翅 曲运一问题。
[0005] 如上所述的结晶缺陷主要是所谓的双晶（Twin)和反相畴界（APB :Anti Phase Boundary)。运里作为降低结晶缺陷的方法，例如，在专利文献I中公开了如下的方法：在生 长底层基板形成氧化膜等，用该氧化膜等作为掩膜设置外延生长区域，相对于生长区域的 开口部的宽度W1，通过设氧化膜等的厚度T为tan巧4.6° )XWl(tan巧4.6° )倍）W上， 从而有效地降低结晶缺陷。在该情况下，假定开口部的宽度Wl例如为Wl = 0. 5 ym左右时， 用作掩膜的氧化膜等需要T = 0. 7 y m W上的厚度。
[0006] 如果采用当前的工艺技术，与图案形成工艺相关的难易度并非那么高，但需要通 过比较高的纵横比高精度地形成图案化的氧化膜等。而且，由于是氧化膜等的厚度比较厚 的膜厚，产生因在氧化膜等产生膜应力而SiC基板翅曲之类的问题。
[0007] 现有技术文献 [000引专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开平11-181567号公报
【发明内容】
[0010] 本发明为了解决上述问题或课题的至少之一，能够采用W下的应用例或实施方 式。
[0011] 应用例1
[0012] 本发明的带碳化娃膜基板包括：娃基板；W及立方晶碳化娃膜和掩膜，层叠在所 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，设于所述娃基板的上侧；W 及第二立方晶碳化娃膜，设于所述第一立方晶碳化娃膜的上侧，所述掩膜具有：第一掩膜， 设于所述娃基板和所述第一立方晶碳化娃膜之间；W及第二掩膜，设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间，所述第一掩膜具备第一开口部，所述娃基板从所 述第一开口部露出，所述第二掩膜具备第二开口部，所述第一立方晶碳化娃膜从所述第二 开口部露出，当设所述第一开口部的宽度为WUWl的单位为ym，设所述第一掩膜的厚度为 Tl、Tl的单位为ym时，Tl<tan巧4.6°)XWl。
[0013] 根据该结构，能够实现利用掩膜隔断因娃和碳化娃的晶格常数不同等而产生的结 晶缺陷，能够构成更优质的带碳化娃膜基板。
[0014] 应用例2
[0015] 在上述的带碳化娃膜基板中，优选所述第一掩膜和所述第二掩膜配置在俯视观察 下重叠的位置。
[0016] 根据该结构，能够通过将第一掩膜和第二掩膜配置在俯视下重叠的位置，更确实 地隔断结晶缺陷。
[0017] 应用例3
[0018] 在上述的碳化娃带有基板中，优选所述第二开口部的宽度与所述第一开口部的宽 度相同、或比所述第一开口部的宽度窄。
[0019] 根据该结构，通过使第二开口部的宽度与第一开口部的宽度相同、或比所述第一 开口部的宽度窄，能够更确实地隔断结晶缺陷。
[0020] 应用例4
[0021] 在上述的带碳化娃膜基板中，优选当设从所述第一掩膜的底面到所述第二掩膜的 底面的距离为DUDl的单位为ym时，Dl含tan巧4.6° ) XW1。
[0022] 根据该结构，能够将第一掩膜和第二掩膜的距离维持在适当的值，能够实现更确 实地隔断结晶缺陷。
[002引应用例5
[0024] 在上述的带碳化娃膜基板中，所述娃基板的形成有所述第一立方晶碳化娃膜的表 面的面取向为（100)。
[00巧]根据该结构，形成第一立方晶碳化娃膜的娃基板的表面的面取向为（100)时，在 第一立方晶碳化娃膜内产生的结晶缺陷能够沿（111)面的面取向生长，该结晶缺陷能够在 第二掩膜中隔断。因此，能够构成更优质的带碳化娃膜基板。
[002引应用例6
[0027] 在上述的带碳化娃膜基板中，进一步，所述立方晶碳化娃膜具有设于所述第二立 方晶碳化娃膜上侧的第=立方晶碳化娃膜，所述掩膜具有设于所述第二立方晶碳化娃膜和 所述第=立方晶碳化娃膜之间的第=掩膜，所述第=掩膜具备第=开口部，优选从所述第 =开口部露出所述第二立方晶碳化娃膜。
[0028] 根据该结构，能够形成更优质的带碳化娃膜基板。
[002引应用例7
[0030] 在上述的带碳化娃膜基板中，优选所述第一掩膜设置在所述娃基板上并与所述娃 基板接触。
[0031] 根据该结构，在第一掩膜和娃基板之间没有碳化娃膜，外延生长的起点是第一开 口部中的娃基板。由此也能够将产生结晶缺陷的起点设为第一开口部，能够更容易地确定 产生的结晶缺陷的位置，能够更容易隔断结晶缺陷。
[00础 应用例8
[0033] 本发明的带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开口部；第=工序，在露出 于所述第一开口部的所述娃基板上，利用外延生长形成预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开口部；W及第六工序，在露出于所述第二开口部的所述 第一立方晶碳化娃膜上利用外延生长形成第二立方晶碳化娃膜，当设所述第一膜的厚度为 T1、设所述第一开口部的宽度为Wl时，TKtan巧4.6° )XW1。
[0034] 根据该方法，能将第二立方晶碳化娃膜形成为比第一立方晶碳化娃膜结晶缺陷少 的立方晶碳化娃膜。
[00对 应用例9
[0036] 在上述带碳化娃膜基板的制造方法中，在所述第=工序中，优选设所述预定厚度 为 Dl 时，Dl 含 tan 巧4.6。）XW1。
[0037] 根据该方法，能够更确实地隔断在第一立方晶碳化娃膜产生的结晶缺陷。
[00測 应用例10
[0039] 在上述带碳化娃膜基板的制造方法中，优选所述娃基板的上表面的面取向为 (100)。
[0040] 根据该方法，能够实现使第一立方晶碳化娃膜中的结晶缺陷沿（111)面的面取向 产生。
[00川应用例11
[0042] 在上述带碳化娃膜基板的制造方法中，优选所述第二开口部的宽度与所述第一开 口部的宽度相同、或比所述第一开口部的宽度更窄，所述第一开口部和所述第二开口部在 俯视观察所述娃基板时位于重叠的位置。
[0043] 根据该方法，能够确实地隔断第一立方晶碳化娃膜中的结晶缺陷。
[0044] 应用例12
[0045] 根据上述带碳化娃膜基板的制造方法，优选进一步包括：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=开口部；第九工序，在从所述第=开口部露出的所述第二立方晶碳化娃膜上，利用 外延生长形成第=立方晶碳化娃膜。
[0046] 根据该方法，作为第=立方晶碳化娃膜，能够形成结晶缺陷更少的立方晶碳化娃 膜。
[0047] 应用例13
[0048] 本发明的半导体装置的特征在于，使用上述的带碳化娃膜基板而制造。
[0049] 根据该结构，立方晶碳化娃膜耐压性比较高，故能够通过使用本发明的碳化娃膜 基板生成用于相对高的电压的用途的半导体装置。
【附图说明】
[0050] 图I是示出带碳化娃膜基板的第一实施方式的纵截面图。
[0051] 图2的（a)至（d)是用于说明图1所示的带碳化娃膜基板的制造方法的纵截面图。
[0052] 图3是用于说明在图1所示的带碳化娃膜基板中降低结晶缺陷的方法的纵截面 图。
[0053] 图4是示出带碳化娃膜基板的第二实施方式的纵截面图。
[0054] 图5的（a)至（d)是用于说明图4所示的带碳化娃膜基板的制造方法的纵截面图。 [00巧]图6的（a)和化）是用于说明图4所示的带碳化娃膜基板的制造方法的纵截面图。
[0056] 图7是示出带碳化娃膜基板的第=实施方式的纵截面图。
[0057] 符号说明
[005引 2娃基板（Si基板）； 3 SiC膜；
[0059] 4掩膜； 10带碳化娃膜基板；
[0060] 11带碳化娃膜基板； 12带碳化娃膜基板；
[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 开口部； 46 开口部；
[0065] 47开口部； 51结晶缺陷；
[0066] 61第一掩膜； 62第二掩膜；
[0067] 63 开口部； 64 开口部。
【具体实施方式】
[0068] 下面，基于附图所示的适合的实施方式对本发明的带碳化娃膜基板、带碳化娃膜 基板的制造方法及半导体装置进行详细地说明。此外，为了方便起见，容易对使用的附图进 行说明，有时附图中记载的构成物各自的大小、比例等存在不一样的情况。
[0069] 带碳化娃膜基板
[0070] 第一实施方式
[0071] 首先，对本发明的带碳化