[發(fā)明專利]n型SiC單晶基板及其制造方法以及SiC外延晶片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780057496.8
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN109715867B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江藤數(shù)馬;周防裕政;加藤智久
• 申請（專利權(quán)）人: 昭和電工株式會社
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B23/06;H01L21/203
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 張軼楠;段承恩

本公開提供一種n型SiC單晶基板，該n型SiC單晶基板是將施主和受主共同摻雜進去的基板，基板的外周部的施主濃度與受主濃度之差小于中央部的施主濃度與受主濃度之差，并且外周部的施主濃度與受主濃度之差小于3.0×10¹⁹/cm³。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種n型SiC單晶基板及其制造方法以及SiC外延晶片。

本申請基于2016年9月26日在日本提出申請的專利申請2016－186907號要求優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容援引至此。

背景技術(shù)

碳化硅(SiC)與硅(Si)相比，絕緣擊穿電場大一個數(shù)量級，帶隙約大3倍。并且，碳化硅(SiC)與硅(Si)相比，具有熱導(dǎo)率高3倍左右等特性。根據(jù)這樣的特性，期待著碳化硅(SiC)向功率器件、高頻器件、高溫工作器件等的應(yīng)用。

SiC單晶具有3C－SiC、4H－SiC、6H－SiC等多型，即具有各種晶體結(jié)構(gòu)。多型是源于作為從c軸方向(＜000－1＞方向)觀察SiC的晶體結(jié)構(gòu)時的最表面結(jié)構(gòu)沒有差異而產(chǎn)生的。

這些多型中，特別是4H－SiC單晶的遷移率高。因此，期待著利用于功率器件。

制作SiC功率器件等時，根據(jù)器件結(jié)構(gòu)，不僅需要n型單晶基板，還需要p型單晶基板。然而，出于容易制造等理由，與p型單晶基板相比，關(guān)于n型SiC單晶的低電阻化等，進行了大量的研究。因此，在使用SiC單晶基板制作功率器件等電子器件的情況下，通常使用低電阻的n型SiC單晶基板作為襯底基板。

一般地，在n型SiC單晶基板中，使用氮作為施主元素。摻雜于SiC單晶中的氮原子通過取代碳原子而作為施主發(fā)揮作用。

在SiC功率器件中，重要的是減小單晶基板的電阻率而降低器件的電阻值。通過增大所摻雜的氮的濃度能夠降低n型SiC單晶基板的電阻率。

然而，氮的濃度越高，則堆垛層錯越增多。已報道了尤其在使氮的濃度大于2×10¹⁹/cm³時，在晶體生長中會使堆垛層錯更加增多，會顯著降低結(jié)晶性(專利文獻1)。

另一方面，在專利文獻1和非專利文獻1中公開了通過將施主元素與受主元素共同摻雜進去能夠減少在n型SiC單晶基板(生成態(tài)(as-grown)基板)的晶體生長中發(fā)生的堆垛層錯。特別是專利文獻1中公開了通過使從基板的施主元素的濃度減去受主元素的濃度而得的值(以下，有時稱為“施主濃度－受主濃度”)為1×10²¹/cm³以下，能夠在n型SiC單晶基板中大幅抑制堆垛層錯(專利文獻1和非專利文獻1)。

另一方面，還報道了在使用將氮濃度設(shè)為2.0×10¹⁹/cm³以上的4H－SiC單晶基板的外延膜的生長過程中等，在實施了1000℃以上的熱處理的情況下，單晶基板中形成了許多雙重堆垛層錯(雙層肖克利型堆垛層錯(double Shockley type stacking faults))(非專利文獻2、3)。

另外，非專利文獻3中公開了當(dāng)?shù)獫舛茸兏邥r，容易生成由熱處理引起的雙層肖克利型堆垛層錯(DSSF)。

這樣，雖然為了低電阻化而希望提高氮濃度，但若氮濃度變高則由熱處理引起的雙層肖克利型堆垛層錯會大量生成，存在這樣的矛盾。

對此，專利文獻2和專利文獻3中記載了通過對這樣的低電阻的SiC單晶基板進行熱處理而產(chǎn)生的雙層肖克利型堆垛層錯，是與因機械應(yīng)力等而產(chǎn)生的通常的堆垛層錯不同的堆垛層錯。此外，報道了通過對低電阻率的基板的表面、背面以及外周側(cè)面進行研磨以使其具有預(yù)定的表面粗糙度，能夠抑制雙層肖克利型堆垛層錯的產(chǎn)生(專利文獻2、專利文獻3)。