碳化硅基板制造技术

碳化硅基板包含碳面侧主面和硅面侧主面。所述碳化硅基板的直径为100mm以上并且厚度为300μm以上。所述碳面侧主面和所述硅面侧主面相对于{0001}面的偏角为4°以下。所述碳面侧主面中的氮浓度高于所述硅面侧主面中的氮浓度，并且所述碳面侧主面与所述硅面侧主面之间的拉曼峰位移之差为0.2cm

Silicone Carbide

The silicon carbide substrate contains carbon side main side and silicon side side main surface. The diameter of the silicon carbide substrate is more than 100mm and the thickness is more than 300 m. The deflection angle of the carbon side main surface and the silicon side side main face is less than 4 degrees relative to the {0001} surface. The nitrogen concentration in the main surface of the carbon side is higher than the nitrogen concentration in the side main surface of the silicon surface, and the difference between the Raman peak displacement between the main surface of the carbon side and the side main surface of the silicon surface is 0.2cm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳化硅基板
本专利技术涉及碳化硅基板。本申请基于并要求2015年10月15日提交的日本专利申请第2015-203995号的优先权，并通过引用的方式将其全部内容并入本文中。
技术介绍
专利文献1和专利文献2公开了通过将原料粉末和晶种配置在坩埚中并且通过感应加热来加热所述坩埚，使所述原料粉末升华并在所述晶种上再结晶的方法。专利文献1：日本特开平9-48688号公报专利文献2：日本特开2013-35705号公报
技术实现思路
本公开的半导体基板是碳化硅基板，并且包含碳侧主面和硅侧主面。所述碳化硅基板具有4H晶体结构并且含有氮。碳化硅基板的直径为100mm以上并且厚度为300μm以上。所述碳侧主面和所述硅侧主面的相对于{0001}面的偏角为4°以下。而且，所述碳侧主面中的氮浓度高于所述硅侧主面中的氮浓度，并且所述碳侧主面的拉曼峰位移与所述硅侧主面的拉曼峰位移之差为0.2cm-1以下。附图说明图1是示出碳化硅基板的结构的一个实例的示意性剖视图；图2是示出碳化硅基板的结构的一个实例的示意性平面图；图3是示出用于制造碳化硅基板的示意性方法的流程图；图4是说明碳化硅基板的制造方法的示意性剖视图；且图5是示出碳化硅基板的制造方法的示意性剖视图。具体实施方式[本专利技术的实施方式的说明]首先，下文列出并说明本专利技术的实施方式。本申请的半导体基板是碳化硅基板，其包含碳面侧主面和硅面侧主面，并且具有4H晶体结构。所述碳面侧主面和所述硅面侧主面的相对于{0001}面的偏角为4°以下。直径为100mm以上。厚度为300μm以上。而且，所述碳面侧主面中的氮浓度高于所述硅面侧主面中的氮浓度，并且所述碳面侧主面中的拉曼峰位移与所述硅面侧主面中的拉曼峰位移之差为0.2cm-1以下。在碳化硅基板中，有时会发生翘曲。碳化硅基板的翘曲在使用碳化硅基板制造半导体装置的过程中引起各种问题。更具体地，当在光刻工艺中通过吸附固定基板时，例如，翘曲会引起吸附失效。本专利技术人研究了原因及其对策，并获得以下发现。所述碳化硅基板例如可以通过对利用升华技术获得的单晶碳化硅进行切割来制造。在升华技术中，单晶碳化硅在生长方向上存在温度梯度的条件下生长。更具体地，在通过升华技术生长的单晶碳化硅中，在后生长区域中的生长温度高于在前生长区域中的生长温度。因此，在后生长区域中的晶格常数大于在前生长区域中的晶格常数。而且，在利用升华法的4H结构的碳化硅的生长中，经常将碳面作为生长面。当通过在与生长方向交叉的面内切割如上所述获得的单晶碳化硅来制造碳化硅基板时，接近碳面侧主面的区域中的晶格常数大于接近硅面侧主面的区域中的晶格常数。特别地，当在接近生长方向的垂直方向的面内切割单晶碳化硅时，例如当切割单晶碳化硅以使得碳面侧主面和硅面侧主面的相对于{0001}面的偏角为4°以下时，接近碳面侧主面的区域中的晶格常数与接近硅面侧主面的区域中的晶格常数之差增加。由此，晶格常数的差异引起从基板内部向硅面侧主面延伸的多余半平面(extra-half-plane)。结果，在硅面侧主面中产生拉伸应力，并且在碳面侧主面中产生压缩应力。拉伸应力和压缩应力造成碳化硅基板翘曲。特别地，当碳化硅基板的直径大时，例如当直径为100mm以上时，翘曲的产生变成问题。对此，根据本专利技术人的研究，通过形成碳面侧主面中的氮浓度高于硅面侧主面中的氮浓度的状态，使上述拉伸应力和压缩应力减小，并且翘曲受到抑制。在本申请的碳化硅基板中，碳面侧主面中的氮浓度高于硅面侧主面中的氮浓度，并且使碳面侧主面中的拉曼峰位移与硅面侧主面中的拉曼峰位移之差为0.2cm-1以下。在此，当存在拉伸应力时，拉曼峰移向正侧，而当存在压缩应力时，拉曼峰移向负侧。换句话说，在本申请的碳化硅基板中，将碳面侧主面中的氮浓度设定为高于硅面侧主面中的氮浓度，以使得拉伸应力和压缩应力降低到拉曼位移差为0.2cm-1以下的程度。由此，根据本申请的碳化硅基板，可以提供能够降低翘曲的碳化硅基板。在上述碳化硅基板中，可以将碳面侧主面中的氮浓度设定为比硅面侧主面中的氮浓度高1×1016cm-3以上。通过这样做，可以可靠地抑制翘曲的产生。在上述碳化硅基板中，碳面侧主面中的氮浓度与硅面侧主面中的氮浓度之差可以为1×1017cm-3以下。由此，可以适当地设定碳面侧主面中的氮浓度与硅面侧主面中的氮浓度之差。在上述碳化硅基板中，氮浓度可以随着在厚度方向上距碳面侧主面的距离的减小而增加。通过这样做，可以有效地实现翘曲的降低。在上述碳化硅基板中，直径可以为150mm以上。本申请的碳化硅基板适于具有易翘曲的大直径的碳化硅基板。在此，在六方晶系碳化硅的{0001}面(c面)中，将最外表面中硅原子排列的面定义为硅面，并且将最外表面中碳原子排列的面定义为碳面。在本申请中，碳面侧主面是由以碳面作为主体的晶面构成的主面。硅面侧主面是由以硅面作为主体的晶面构成的主面。而且，本申请中的拉曼峰位移是指FTO(2/4)E2(波数为776cm-1)的拉曼峰的峰位移。[本专利技术的实施方式的详情]接着，下文参照附图说明本专利技术的碳化硅基板的一个实施方式。需要说明的是，在附图说明中，相同或相应的成分被给予相同的附图标记，并且不重复说明。参照图1，本实施方式的碳化硅基板9包含碳面侧主面91和硅面侧主面92。碳化硅基板9由具有4H晶体结构的单晶碳化硅构成。碳面侧主面91和硅面侧主面92的相对于构成碳化硅基板9的碳化硅的{0001}晶面的偏角为4°以下。换句话说，碳面侧主面91和硅面侧主面92与{0001}面之间形成的角度为4°以下。参照图1和图2，碳化硅基板9具有圆盘状形状。碳化硅基板9的直径为100mm以上。碳化硅基板9的直径可以为150mm以上。具有更大直径的碳化硅基板9使得能够有效地使用碳化硅基板9来制造半导体装置(二极管、场效应晶体管等)。碳化硅基板9的厚度(碳面侧主面91与硅面侧主面92之间的距离)为300μm以上。碳化硅基板9的厚度可以为600μm以下。而且，碳面侧主面91中的氮浓度高于硅面侧主面92中的氮浓度，并且碳面侧主面91中的拉曼峰位移与硅面侧主面92中的拉曼峰位移之差为0.2cm-1以下。碳面侧主面91中的氮浓度高于硅面侧主面92中的氮浓度，这导致碳面侧主面91中的拉曼峰位移与硅面侧主面92中的拉曼峰位移之差为0.2cm-1以下。在本实施方式的碳化硅基板9中，将碳面侧主面91中的氮浓度设定为高于硅面侧主面92中的氮浓度，以使得碳面侧主面91中的压缩应力和硅面侧主面92中的拉伸应力降低到碳面侧主面91中的拉曼峰位移与硅面侧主面92中的拉曼峰位移之差为0.2cm-1以下的程度。结果，本实施方式的碳化硅基板9变成翘曲降低的碳化硅基板。在此，例如，可以如下研究碳面侧主面91和硅面侧主面92中的拉曼峰位移。参照图2，假想在碳面侧主面91(或硅面侧主面92)的中心处彼此垂直相交的直线(参见图2中的虚线)。此外，假想所述直线与碳面侧主面91(或硅面侧主面92)的周边的交点。然后，在总共九个位置处测量拉曼峰位移，所述九个位置包括对应于在所述直线上且从与周边的交点起向内部靠近10cm的点的四个测量区域99C，对应于中心的测量区域99A，以及对应于所述直线上的测量区域99A和测量区域99C的中点的四个测量区域99B。而且，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅基板，其包含碳侧主面和硅侧主面，其中所述碳化硅基板具有4H晶体结构并且含有氮，其中所述碳化硅基板的直径为100mm以上并且厚度为300μm以上，其中所述碳侧主面和所述硅侧主面的相对于{0001}面的偏角为4°以下，并且其中所述碳侧主面中的氮浓度高于所述硅侧主面中的氮浓度，并且所述碳侧主面的拉曼峰位移与所述硅侧主面的拉曼峰位移之差为0.2cm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.15 JP 2015-2039951.一种碳化硅基板，其包含碳侧主面和硅侧主面，其中所述碳化硅基板具有4H晶体结构并且含有氮，其中所述碳化硅基板的直径为100mm以上并且厚度为300μm以上，其中所述碳侧主面和所述硅侧主面的相对于{0001}面的偏角为4°以下，并且其中所述碳侧主面中的氮浓度高于所述硅侧主面中的氮浓度，并且所述碳侧主面的拉曼峰位移与所述硅侧主面的拉曼峰位移之差为0.2...

【专利技术属性】
技术研发人员：上田俊策，冲田恭子，原田真，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP