[发明专利]带碳化硅膜基板及其制造方法、以及半导体装置

说明书

本发明提供带碳化硅膜基板及其制造方法、以及半导体装置。带碳化硅膜基板层叠在Si基板上、并具备3C‑SiC膜，该制造方法能制造该带碳化硅膜基板，半导体装置具备带碳化硅膜基板。本发明的带碳化硅膜基板具有Si基板、和层叠于Si基板上的SiC膜及掩膜，SiC膜具有设于Si基板上侧的第一SiC膜、和设于第一SiC膜上侧的第二SiC膜，掩膜具有设于Si基板上的、具有开口部(第一开口部)的第一掩膜、和设于第一SiC膜上的、具备开口部(第二开口部)的第二掩膜。开口部的宽度W1[μm]和第一掩膜的厚度T1[μm]满足T1<tan(54.6°)×W1的关系。

技术领域

本发明涉及带碳化硅膜基板、带碳化硅膜基板的制造方法以及半导体装置。

背景技术

近年来，碳化硅(SiC)是具有与硅(Si)相比2倍以上的带隙(2.36eV～3.23eV)的宽带隙半导体，作为高耐压器件用材料而为人关注。

然而，SiC与Si不同，结晶形成温度是高温，故难以采用与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，但在所涉及的升华法中，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)可以在比较低的温度下形成，故提出了在Si基板上直接进行外延生长的方法。

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的晶格常数分别为与其差为约20％。而且，Si的热膨胀系数为2.55×10^-6K^-1，3C-SiC为2.77×10^-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，这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翘曲这一问题。

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 PhaseBoundary)。这里作为降低结晶缺陷的方法，例如，在专利文献1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(54.6°)×W1(tan(54.6°)倍)以上，从而有效地降低结晶缺陷。在该情况下，假定开口部的宽度W1例如为W1＝0.5μm左右时，用作掩膜的氧化膜等需要T＝0.7μm以上的厚度。

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基板翘曲之类的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-181567号公报

发明内容

本发明为了解决上述问题或课题的至少之一，能够采用以下的应用例或实施方式。

应用例1

本发明的带碳化硅膜基板包括：硅基板；以及立方晶碳化硅膜和掩膜，层叠在所述硅基板上，所述立方晶碳化硅膜具有：第一立方晶碳化硅膜，设于所述硅基板的上侧；以及第二立方晶碳化硅膜，设于所述第一立方晶碳化硅膜的上侧，所述掩膜具有：第一掩膜，设于所述硅基板和所述第一立方晶碳化硅膜之间；以及第二掩膜，设于所述第一立方晶碳化硅膜和所述第二立方晶碳化硅膜之间，所述第一掩膜具备第一开口部，所述硅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硅膜从所述第二开口部露出，当设所述第一开口部的宽度为W1、W1的单位为μm，设所述第一掩膜的厚度为T1、T1的单位为μm时，T1<tan(54.6°)×W1。