[发明专利]碳化硅外延衬底、制造碳化硅外延衬底的方法、制造碳化硅半导体器件的方法、碳化硅生长装置和碳化硅生长装置部件

说明书

技术领域

本发明涉及碳化硅外延衬底、制造所述碳化硅外延衬底的方法、 制造碳化硅半导体器件的方法、碳化硅生长装置和碳化硅生长装置部 件。具体来说，本发明涉及用于需要具有高击穿电压的碳化硅半导体 器件的碳化硅外延衬底、制造所述碳化硅外延衬底的方法、制造所述 碳化硅半导体器件的方法、碳化硅生长装置和碳化硅生长装置部件。

背景技术

化合物半导体例如碳化硅在衬底上的外延生长，需要通过将处理 气体(源材料气体等)在高温下反应来进行。

按照惯例，在用于碳化硅外延生长的外延生长装置中，将能够被 感应加热并具有高耐热性的材料用于形成生长室的部件例如热发生器 和衬托器。这种材料的实例是碳材料。

日本专利公开No.2006-028625(专利文献1)描述了一种CVD装 置，其中将对运载气体具有高耐蚀性的薄膜部件形成在由碳材料制成 的衬托器上。其中还描述了一种CVD装置，其中将覆盖衬托器的薄膜 部件中的氮浓度制造得非常低。

引用名单

专利文献

PTD1：日本专利公开No.2006-028625

发明内容

技术难题

然而，本申请的发明人发现，尽管如专利文献1中所描述将覆盖 衬托器的薄膜部件中的氮浓度制造得低，但充分降低通过外延生长获 得并具有良好表面质量的碳化硅外延层中氮的背景浓度，可能是困难 的。应该指出，在本说明书中术语“背景浓度”是指通过在不使用掺 杂剂气体的情况下进行外延生长而获得的外延层中的氮浓度。

具体来说，本申请的发明人发现，为了在碳化硅外延衬底的主表 面中获得良好的表面质量，必需在预定生长条件下进行外延生长。此 外，本申请的发明人发现，在上述生长条件下，氮可能被捕获在碳化 硅外延衬底中，并且使用专利文献1的技术难以充分降低获得的碳化 硅外延层中氮的背景浓度。此外，本申请的发明人发现，在常规碳化 硅外延衬底的主表面中氮的背景浓度的平面内分布大。已证实，碳化 硅外延层背景浓度的大的平面内分布将引起碳化硅外延层中杂质浓度 (氮浓度)的大的平面内分布，即使是在外延生长期间使用氮作为杂 质进行掺杂时。

本发明被做出以解决上述难题。本发明的主要目的是提供：具有 良好的表面质量并具有充分降低的氮背景浓度的碳化硅外延衬底；制 造这种碳化硅外延衬底的方法；制造碳化硅半导体器件的方法；以及 碳化硅生长装置和碳化硅生长装置部件，其各自允许制造具有良好的 表面质量、具有充分降低的氮背景浓度并具有均匀的氮浓度平面内分 布的碳化硅外延衬底。

难题的解决方法

本发明的碳化硅外延衬底是具有主表面的碳化硅外延衬底，其包 括：衬底；以及形成在所述衬底上并包括所述主表面的碳化硅外延层， 所述主表面具有0.6nm或更低的表面粗糙度(Ra；算术平均粗糙度)， 在包括所述主表面的表面层处的所述碳化硅外延层中的氮浓度的所述 碳化硅外延衬底平面内标准偏差与在所述表面层处所述碳化硅外延层 中氮浓度的所述碳化硅外延衬底平面内的平均值之比为15％或更低。 本发明的有利效果

根据本发明，可以提供具有良好的表面质量、具有充分降低的背 景浓度并具有均匀的氮浓度平面内分布的碳化硅外延衬底。

附图说明

图1是用于说明根据第一实施方式的碳化硅外延衬底的横截面 图。

图2是制造根据所述第一实施方式的碳化硅外延衬底的方法的流 程图。

图3是用于说明根据所述第一实施方式的碳化硅生长装置的横截 面图。

图4是沿着图3中的直线IV-IV获得的横截面图。

图5是示出了在根据所述第一实施方式的碳化硅生长装置中围绕 衬底架的配置的平面图。

图6是示出了图5中示出的根据所述第一实施方式的碳化硅生长 装置中围绕衬底架的配置的横截面图。

图7是用于说明根据第二实施方式的碳化硅半导体器件的横截面 图。

图8是制造根据所述第二实施方式的碳化硅半导体器件的方法的 流程图。

图9说明了在具有高的氮背景浓度并具有低的氮平面内均匀性的 碳化硅外延衬底中的氮浓度分布。

图10说明了在具有低的氮背景浓度并具有高的氮平面内均匀性 的碳化硅外延衬底中的氮浓度分布。