[发明专利]半导体基板及半导体基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体基板及半导体基板的制造方法。

背景技术

作为宽带隙半导体的碳化硅(SiC)与现有的硅(Si)相比，具有2倍以上的带隙，因而作为高耐压设备用的材料而备受瞩目。该SiC的结晶形成温度比Si温度高，因此，通过由液相的提拉法形成单晶块很困难，从而采用升华法进行单晶块的形成。然而，在升华法中，以大口径形成结晶缺陷少的SiC基板非常困难。并且，当前市场出售的SiC基板的口径为3～4英寸，其价格也非常昂贵。

SiC的种类根据其结晶结构而存在立方晶(3C-SiC)、六方晶(4H-SiC、6H-SiC)等SiC。尤其是，具有立方晶结晶结构的SiC(3C-SiC)能够以比较低的温度形成，能够在Si基板上直接进行外延生长。因此，作为SiC基板的大口径化的手段研究了在Si基板的表面结晶生长3C-SiC的异质外延技术。然而，Si、3C-SiC的晶格常数分别为0.543nm、0.436nm，存在约20％的差。另外，Si和3C-SiC的热膨胀系数也分别为2.55×10^-6K^-1、2.77×10^-6K^-1，存在约8％的差。如此，由于Si和3C-SiC的晶格常数及热膨胀系数不同，因此，难以获得结晶缺陷少的高品质的外延膜。另外，这种晶格常数及热膨胀系数的差导致在Si基板上产生大的应力，产生晶片的翘曲之类的问题。

研究了为了解决这种问题的技术，例如，在专利文献1中，在碳化硅的生长用基板的表面形成掩膜层后，在掩膜层形成开口部而使基板表面露出，从而进行单晶碳化硅的外延生长，使开口部的高度成为开口部的宽度的2^1/2以上且超过所形成的单晶碳化硅的厚度的高度。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开平11-181567号公报

然而，因单晶碳化硅膜被厚膜化，在单晶碳化硅膜形成在基板的整面时，晶格常数及热膨胀系数的差引起的基板的应力显著，从而产生晶片的翘曲。

发明内容

本发明的一方式提供一种形成结晶缺陷少的高品质的单晶碳化硅膜且能够抑制晶片的翘曲的半导体基板及半导体基板的制造方法。

为了解决上述课题，本发明的半导体基板的特征在于，包括：硅基板；单晶碳化硅膜，其配置在所述硅基板的表面上；应力缓和膜，其配置在所述硅基板的配置有所述单晶碳化硅膜一侧的相反侧的面上，且对所述相反侧的面施加压缩应力而缓和所述硅基板的应力，在所述单晶碳化硅膜的所述硅基板一侧的部分，沿所述单晶碳化硅膜与所述硅基板之间的界面存在多个空隙。

根据本发明的半导体基板，能够利用多个空隙吸收因硅基板和单晶碳化的硅晶格常数及热膨胀系数不同引起的单晶碳化硅膜的应力。另外，因所述硅基板和单晶碳化硅的晶格常数及热膨胀系数不同引起的硅基板的应力也可以由多个空隙吸收。进而，通过应力缓和膜能够缓和没能被多个空隙吸收而残留的硅基板的应力。具体而言，即使因硅基板和单晶碳化硅的晶格常数及热膨胀系数不同对硅基板的形成有单晶碳化硅膜的面作用压缩应力，也能够通过对与该面相反侧的面(硅基板的形成有应力缓和膜的面)施加压缩应力而使作用于硅基板的压缩应力抵消。由此，能够形成结晶缺陷少的高品质的单晶碳化硅膜且能够抑制晶片的翘曲。

另外，在本发明的半导体基板中，所述应力缓和膜可以由第一应力缓和膜和第二应力缓和膜层叠而成。

根据该结构，能够由第一应力缓和膜和第二应力缓和膜构成彼此不同种类的膜。例如，能够对第一应力缓和膜和第二应力缓和膜适当变更各自的膜厚、形成材料的种类等形成条件。由此，能够调整对没能被多个空隙吸收而残留的硅基板的应力进行缓和的程度。因此，容易抑制晶片的翘曲。

另外，在本发明的半导体基板中，所述应力缓和膜的形成材料可以包含氧化硅、氮化硅、多晶硅、非晶硅中的任一种。

根据该结构，能够实现可以在硅基板的形成有单晶碳化硅膜一侧的相反侧的面上施加压缩应力的应力缓和膜。