[發(fā)明專利]碳化硅單晶基板及其制法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201380052882.X | 申請日： | 2013-11-15 |
| 公開（公告）號： | CN104704150B | 公開（公告）日： | 2018-06-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 佐藤信也;藤本辰雄;柘植弘志;勝野正和 | 申請（專利權(quán)）人： | 新日鐵住金株式會社 |
| 主分類號： | C30B29/36 | 分類號： | C30B29/36 |
| 代理公司： | 永新專利商標代理有限公司 72002 | 代理人： | 劉鳳嶺;陳建全 |
| 地址： | 日本*** | 國省代碼： | 日本;JP |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 螺旋位錯 碳化硅單晶基板 半圓區(qū)域 基板 碳化硅單晶 測定點 再結(jié)晶 切出 制法 升華 生長 觀察 | ||
本發(fā)明提供碳化硅單晶基板及其制法，該碳化硅單晶基板是從采用升華再結(jié)晶法生長而成的塊狀碳化硅單晶切出的基板，其中，在將基板對半分所得到的某一單側(cè)的半圓區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的螺旋位錯比在剩下的半圓區(qū)域產(chǎn)生的螺旋位錯少，從而螺旋位錯部分降低。其是從采用升華再結(jié)晶法生長而成的塊狀碳化硅單晶切出的碳化硅單晶基板，其中，在將該基板對半分所得到的單側(cè)的半圓區(qū)域內(nèi)的多個測定點觀察得到的螺旋位錯密度的平均值為在剩下的半圓區(qū)域內(nèi)的多個測定點觀察得到的螺旋位錯密度的平均值的80％以下。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種從采用升華再結(jié)晶法生長而成的塊狀碳化硅單晶切出的碳化硅單晶基板，詳細地說，涉及在將基板對半分所得到的某一單側(cè)的半圓區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的螺旋位錯比在另一方的半圓區(qū)域產(chǎn)生的螺旋位錯少、從而螺旋位錯部分降低的碳化硅單晶基板及其制法。
背景技術(shù)
碳化硅(SiC)是具有2.2～3.3eV的寬的禁帶寬度的寬帶隙半導體，由于其優(yōu)良的物理、化學特性，正在作為耐環(huán)境性半導體材料進行研究開發(fā)。特別是近年來，它作為從藍色到紫外的短波長光器件、高頻電子器件、高耐壓和高輸出功率電子器件等的材料而引人注目，基于SiC的器件(半導體元件)制作的研究開發(fā)正方興未艾。
在進行SiC器件的實用化的情況下，制造大口徑的SiC單晶是不可或缺的，其多數(shù)采用通過升華再結(jié)晶法(Lely法或者改良型Lely法)而使塊狀SiC單晶生長的方法。也就是說，將SiC的升華原料收納在坩堝內(nèi)，在坩堝的蓋體上安裝由SiC單晶構(gòu)成的籽晶，然后使原料升華，從而通過再結(jié)晶而在籽晶上生長SiC單晶。而且在得到呈大致圓柱狀的SiC塊狀單晶(SiC單晶錠)后，一般通過切成300～600μm左右的厚度而制造SiC單晶基板，以供電力電子學領(lǐng)域等的SiC器件的制作。
可是，在SiC單晶中，除被稱之為微管(micropipe)的貫通于生長方向的中空孔狀缺陷以外，還存在位錯缺陷、堆垛層錯等結(jié)晶缺陷。這些結(jié)晶缺陷由于使器件性能降低，因而這種降低在SiC器件的應(yīng)用方面成為重要的課題。
其中，位錯缺陷包括貫通刃型位錯、基底面位錯以及螺旋位錯。例如，有報告稱在市售的SiC單晶基板中，螺旋位錯存在8×102～3×103(個/cm2)左右，貫通刃型位錯存在5×103～2×104(個/cm2)左右，基底面位錯存在2×103～2×104(個/cm2)左右(參照非專利文獻1)。
近年來，進行了有關(guān)SiC結(jié)晶缺陷和器件性能的研究和調(diào)查，正在明確各種缺陷所產(chǎn)生的影響。其中，已經(jīng)報告了螺旋位錯成為器件產(chǎn)生漏電流的原因或者使柵極氧化膜壽命降低等(參照非專利文獻2以及3)，為了制作高性能的SiC器件，要求至少使螺旋位錯降低的SiC單晶基板。
而且關(guān)于SiC單晶中的螺旋位錯的降低，例如有采用亞穩(wěn)定溶劑外延法(MSE法)將其減少至67(個/cm2)的報告例(參照非專利文獻4)。另外，還報告了在采用化學氣相沉積法(CVD法)的外延生長中，螺旋位錯分解成Frank型堆垛層錯的內(nèi)容(參照非專利文獻5)。然而，在這些方法中，SiC單晶的生長速度均為幾μm/hr，在采用升華再結(jié)晶法的SiC單晶通常的生長速度的10分之1以下，因而難以確立為工業(yè)生產(chǎn)方法。
另一方面，在升華再結(jié)晶法中，已經(jīng)報告了如下的方法：在以規(guī)定的生長壓力和基板溫度使作為初期生長層的SiC單晶生長之后，一邊慢慢地減少基板溫度和壓力，一邊進行結(jié)晶生長，由此便得到微管和螺旋位錯少的SiC單晶(參照專利文獻1)。然而，由該方法得到的SiC單晶的螺旋位錯密度為103～104(個/cm2)(參照專利文獻1的說明書[發(fā)明的效果]一欄)，考慮到在高性能SiC器件中的應(yīng)用，有必要使螺旋位錯進一步降低。
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