[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件及用于制造该半导体器件的方法，更具体地，涉及利用在碳化硅层中形成并且包括预定晶面的倾斜表面的半导体器件以及用于制造这种半导体器件的方法。

背景技术

传统上，已提出使用碳化硅（SiC）作为用于半导体器件的材料。例如，通过改进的雷利（Rayleigh）方法制造由这种碳化硅制成的衬底。

然而，如上所述制造的碳化硅衬底具有的问题在于，在其表面中形成开口并且常常产生微管，微管是在c轴方向上延伸的晶体缺陷。当在衬底表面上形成碳化硅的外延膜时，由于在衬底表面中存在微管，导致在外延膜中也存在晶体缺陷，这会造成最终得到的半导体器件的电特性劣化。

为了解决这种问题，例如，专利文献1（日本专利特开No.2004-292305）公开了一种通过以下步骤实现的液相外延生长技术：将由碳化硅单晶制成的籽晶衬底和多晶碳化硅衬底叠置并且使硅源置于其间，将它们容纳在封闭容器中，此后将籽晶衬底和多晶碳化硅衬底加热到1400℃至2300℃，并且，利用由置于这两个衬底之间的熔化硅源产生的超薄硅熔体，通过液相外延生长方法在籽晶衬底上生长碳化硅单晶。专利文献1描述了通过如上所述的方法外延生长的碳化硅单晶可以减小微管密度。

引用列表

专利文献

PTL1：日本专利特开No.2004-292305

发明内容

技术问题

然而，在专利文献1所公开的技术中，以液相执行晶体生长，因此难以控制杂质的浓度。因此，因为不能精确地控制杂质的浓度，所以存在的问题是，使用外延生长的碳化硅单晶的半导体器件可能具有劣化或波动的电特性。

另外，例如，至于六方晶型的碳化硅，传统上已经报道了，可以通过利用所谓的半极性面，诸如具有{03-3-8}面取向的面，作为诸如MOSFET的半导体器件中的沟道，来实现高沟道迁移率。专利文献1还描述了可以使用不同于（0001）的任意面取向作为籽晶衬底的面取向。然而，专利文献1没有提到用于形成如上所述的半极性面的具体方法。尽管也可想到的是加工碳化硅单晶衬底以形成上述的半极性面，但加工具有有限的处理精度，因此所形成的面可能不是精确的上述的半极性面。在这种情况下，存在的问题是，所形成的半导体器件的特性（例如，沟道迁移率）没有充分提高。

已经提出本发明来解决以上问题，并且本发明的一个目的在于提供具有稳定特性的高质量半导体器件和用于制造这种半导体器件的方法。

问题的解决方法

由于努力研究，发明人已发现，通过在预定条件下处理碳化硅单晶，可以作为自发形成的表面形成所谓的半极性面，并且通过使用由此自发形成的半极性面作为半导体器件的有源区（例如，沟道区），可以实现电特性优良（例如，具有高沟道迁移率）的半导体器件。基于发明人的这些发现，根据本发明的半导体器件包括具有主表面和碳化硅层的衬底。碳化硅层形成在衬底的主表面上。碳化硅层包括相对于主表面倾斜的端表面。在碳化硅层具有六方晶型的情况下，端表面基本上包括{03-3-8}面和{01-1-4}面中的一种，并且在碳化硅层具有立方晶型的情况下，端表面基本上包括{100}面。

应该注意，表述“端表面基本上包括{03-3-8}面和{01-1-4}面中的一种”是指构成端表面的晶面是{03-3-8}面和{01-1-4}面中的一种的情况，以及构成端表面的晶面是在<1-100>方向上相对于{03-3-8}面或{01-1-4}面具有不小于-3°且不大于3°的偏离角的面的情况。还应该注意，“在<1-100>方向相对于{03-3-8}面或{01-1-4}面的偏离角”是指上述端表面的法线在由<1-100>方向和<0001>方向限定的平面上的正交投影与{03-3-8}面或{01-1-4}面的法线形成的角度。正值的符号对应于正交投影接近平行于<1-100>方向的情况，而负值的符号对应于正交投影接近平行于<0001>方向的情况。另外，表述“端表面基本上包括{100}面”是指构成端表面的晶面是{100}面的情况，以及构成端表面的晶面是在任何晶体取向上相对于{100}面具有不小于-3°且不大于3°的偏离角的晶面的情况。