由SiC材料构成的主体容器

本发明涉及一种sic外延衬底的制造方法及其制造装置。

背景技术：

1、近年来，由于碳化硅(sic)半导体器件与硅(si)、砷化镓(gaas)半导体器件相比具有更高的耐压和更高的效率，并且能够高温工作，因此作为高性能半导体器件备受关注。

2、通常，sic半导体器件是使用在sic单晶衬底上使作为器件的有源区域的sic外延层生长而成的sic外延衬底来制造的。该sic外延层通常通过化学气相沉积法(chemicalvapor deposition：cvd)形成(例如，参照专利文献1)。

3、化学气相沉积法是通过原料气体在载气中热分解，使硅(si)原子和碳(c)原子连续地堆积在sic单晶衬底上而形成sic外延层的方法。通常，使用甲硅烷(sih4)气体和二甲基甲烷(c3h8)气体作为原料气体，使用氢(h2)气体作为载气。

4、另外，在化学气相沉积法中，除了上述原料气体和载气之外，适当添加掺杂剂气体。通过控制该掺杂剂气体的流量，形成掺杂浓度适合于半导体器件的耐压层的sic外延层。作为被掺杂的掺杂剂，可以例示氮(n)、磷(p)、铝(al)、硼(b)等。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本特开2014-47090号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

2、然而，在化学气相沉积法中，由于在sic单晶衬底的生长环境中混合有原料气体、载气和掺杂剂气体，因而存在难以控制生长环境的问题。特别是，需要优化各气体的流量、sic单晶衬底的加热温度等多个参数。

3、本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的sic外延衬底的制造方法及其制造装置。

4、用于解决问题的手段

5、解决上述问题的本发明是一种sic外延衬底的制造方法，其中，使sic衬底与掺杂浓度比所述sic衬底低的sic材料相对并进行加热，从所述sic材料向所述sic衬底输送原料，从而形成sic外延层。

6、这样，通过使sic衬底与掺杂浓度比该sic衬底低的sic材料相对置来生长，与现有的方法(化学气相沉积法)相比，能够削减控制的参数。另外，通过选择所期望的掺杂浓度的sic材料，能够控制sic外延层的掺杂浓度。

7、在本发明的优选方式中，所述sic材料的掺杂浓度为1×1017cm－3以下。

8、通过使用这样的掺杂浓度的sic材料，能够形成适合于耐压层的掺杂浓度的sic外延层。

9、在本发明的优选方式中，通过加热使得在所述sic衬底与所述sic材料之间形成具有温度梯度的原料输送空间，将所述sic材料配置在高温侧且将所述sic衬底配置在低温侧来输送原料。

10、这样，通过在sic衬底与sic材料之间设置温度梯度，能够容易地输送原料。

11、在本发明的优选方式中，通过将所述sic衬底配置在si/c原子数比为1以下的准封闭空间并进行加热，从而降低所述sic外延层中的基底面位错密度。

12、这样，通过将sic衬底配置在si/c原子数比为1以下的准封闭空间并进行加热，能够形成基底面位错密度降低的sic外延层。

13、在本发明的优选方式中，将所述sic衬底配置在si/c原子数比超过1的准封闭空间并进行加热，从而使所述sic外延层的表面平坦化。

14、这样，通过将sic衬底配置在si/c原子数比超过1的准封闭空间并进行加热，能够形成具有宏观台阶聚束被分解的表面的sic外延层。

15、在本发明的优选方式中，将所述sic衬底配置在si/c原子数比为1以下的准封闭空间并进行加热之后，配置在si/c原子数比超过1的准封闭空间并进行加热，从而降低所述sic外延层中的基底面位错密度。

16、这样，配置在si/c原子数比为1以下的准封闭空间并进行加热之后，配置在si/c原子数比超过1的准封闭空间并进行加热，从而能够形成基底面位错密度降低的sic外延层。

17、在本发明的优选方式中，在1600℃以上的温度范围内加热所述sic衬底。

18、通过在这样的温度范围内进行加热，能够高速地形成sic外延层。

19、在本发明的优选方式中，形成表面的基底面位错密度为1.0个cm-2以下的sic外延层。

20、另外，本发明还涉及sic外延衬底的制造装置。即，解决上述问题的本发明是一种sic外延衬底的制造装置，其中，具备能够收纳sic衬底的主体容器，所述主体容器具有：衬底设置部，设置所述sic衬底；以及sic材料，与该衬底设置部相对，其中，所述sic材料的掺杂浓度低于所述sic衬底。

21、在本发明的优选方式中，所述主体容器由所述sic材料构成。

22、这样，通过由sic材料构成主体容器自身，通过使用主体容器，能够在形成准封闭空间的同时成为原料的供给源。

23、另外，解决上述问题的本发明是一种sic外延衬底的制造装置，其中，具备能够收纳sic衬底的主体容器，所述主体容器具有：衬底设置部，设置所述sic衬底；以及sic材料设置部，在与该衬底设置部相对的位置设置sic材料，其中，所述sic材料的掺杂浓度低于所述sic衬底。

24、这样，通过设置设置sic材料的sic材料设置部，能够由任意的材料构成主体容器。

25、在本发明的优选方式中，所述sic材料的掺杂浓度为1×1017cm－3以下。

26、在本发明的优选方式中，所述主体容器具有设置在所述sic衬底与所述sic材料之间的支撑件。

27、在本发明的优选方式中，还具备加热炉，进行加热，使得在所述sic衬底与所述sic材料之间形成温度梯度。

28、在本发明的优选方式中，所述加热炉具有：高熔点容器，能够收纳所述主体容器；以及si蒸气供给源，能够向该高熔点容器内供给si蒸气。

29、在本发明的优选方式中，所述主体容器具有能够向容器内供给si蒸气的si蒸气供给源，所述si蒸气供给源配置成所述主体容器内的si/c原子数比超过1。

30、另外，本发明还涉及sic半导体衬底的制造方法。即，本发明的一个方式的sic半导体衬底的制造方法通过使sic衬底与sic材料相对置并进行加热，从所述sic材料向所述sic衬底输送原料，以1.0μm/min以上的生长速度形成sic外延层。

31、这样，通过使sic衬底与掺杂浓度比该sic衬底低的sic材料相对来生长，与常规方法(化学气相沉积法)相比，能够削减控制的参数。另外，能够将sic外延层的生长速度设定为1.0μ/min以上。

32、在本发明的优选方式中，所述生长速度为2.0μm/min以上。

33、在本发明的优选方式中，所述sic材料的掺杂浓度低于sic衬底。

34、另外，在本发明的优选方式中，所述sic材料的掺杂浓度为1×1017cm-3以下。

35、通过使用这样的掺杂浓度的sic材料，能够形成适合于耐压层的掺杂浓度的sic外延层。

36、在本发明的优选方式中，在1900℃以上的温度范围内加热所述sic衬底。

37、通过在这样的温度范围内进行加热，能够高速地形成sic外延层。

38、在本发明的优选方式中，使所述sic外延层生长30μm以上。

39、这样，通过使sic外延层生长30μm以上，能够形成适合于高耐压半导体器件的耐压层。

40、在本发明的优选方式中，使所述sic外延层生长100μm以上。

41、在本发明的优选方式中，进行加热，使得在所述sic衬底与所述sic材料之间形成具有温度梯度的原料输送空间，将所述sic材料配置在高温侧且将所述sic衬底配置在低温侧来输送原料。

42、这样，通过在sic衬底与sic材料之间设置温度梯度，能够容易地输送原料。

43、在本发明的优选方式中，将所述sic衬底和所述sic材料配置在准封闭空间并进行加热。

44、在本发明的优选方式中，通过将所述sic衬底配置在si/c原子数比为1以下的准封闭空间并进行加热，从而降低所述sic外延层中的基底面位错密度。

45、这样，通过将sic衬底配置在si/c原子数比为1以下的准封闭空间并进行加热，能够形成基底面位错密度降低的sic外延层。

46、在本发明的优选方式中，将所述sic衬底配置在si/c原子数比超过1的准封闭空间并进行加热，从而使所述sic外延层的表面平坦化。

47、这样，通过将sic衬底配置在si/c原子数比超过1的准封闭空间并进行加热，能够形成具有宏观台阶聚束被分解的表面的sic外延层。

48、在本发明的优选方式中，将所述sic衬底配置在si/c原子数比为1以下的准封闭空间并进行加热之后，将所述sic衬底配置在si/c原子数比超过1的准封闭空间并进行加热，从而降低所述sic外延层中的基底面位错密度。

49、这样，配置在si/c原子数比为1以下的准封闭空间并进行加热之后，配置在si/c原子数比超过1的准封闭空间并进行加热，从而能够形成基底面位错(bpd)密度降低的sic外延层。

50、发明的效果

51、根据所公开的技术，能够提供一种新型的sic外延衬底的制造方法及其制造装置。

52、其他所要解决的技术问题、特征和优点将通过阅读以下记载的具体实施方式并结合附图和权利要求而变得显而易见。