專利名稱：碳化硅襯底的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳化硅(SiC)襯底的制造方法。
背景技術(shù)：
通常，SiC襯底可用于高壓器件。然而，SiC襯底中的晶體缺陷會(huì)影響器件性質(zhì)。 尤其，晶體缺陷中的螺型位錯(cuò)(screw dislocation)會(huì)引起大的變形。因此，用其表面部分包括螺旋變形的SiC襯底制造諸如PN 二極管和MOSFET的器件時(shí)，螺旋變形會(huì)引起漏電流， 如例如 Takashi Tsuji 在 Proceedings of the 4th Individual Discussion of the SiC and Related Wide Bandgap Semiconductors of the Japan Society of Applied Physics 中的"Study and Analysis of Reverse Characteristic of Al-ion Doped C-plane PN Diode” (2009 年 7 月 31 日，74 頁)和 Takuma Suzuki 在 Proceedings of the 4th Individual Discussion of the SiC and Related Wide Bandgap Semiconductors of the Japan Society of Applied Physics 中的"Relationship among Forming Method, Channel Mobility,and Reliability of C-plane 4H_SiC MOS Gate Insulating Film” (2009 年 7 月31日，50頁)所述。JP-A-2003-119097(和US 2003/0070611A1相應(yīng))公開了減少表面部分中的螺型位錯(cuò)的SiC襯底制造方法。在該方法中，制備由SiC單晶制成的第一晶種。然后，在第一晶種的主表面(1-100)平面上沿著<1-100>方向生長SiC單晶。然后，切割已生長成的SiC 單晶以形成主表面為(11-20)平面的第二晶種。沿著第二晶種的<11-20>方向生長SiC單晶后，切割已生長成的SiC單晶以形成主表面為(0001)平面的第三晶種。沿著第三晶種的 <0001>方向生長SiC單晶以形成SiC單晶錠。通過切割SiC單晶錠可以形成SiC襯底。在這樣的制造方法中，當(dāng)SiC單晶沿著<0001〉方向生長時(shí)易于產(chǎn)生螺型位錯(cuò)，且當(dāng)SiC單晶沿著<1-100>方向或<11-20>方向生長時(shí)堆垛層錯(cuò)比螺型位錯(cuò)更易產(chǎn)生。因此， 當(dāng)SiC單晶沿著<1-100>方向或<11-20>方向生長時(shí)，可以限制SiC單晶中的螺型位錯(cuò)的產(chǎn)生。因此，在第三晶種的主表面上限制了螺型位錯(cuò)。當(dāng)SiC單晶生長后，SiC單晶繼承了晶種的主表面上存在的缺陷(變形)。由于第三晶種的主表面上限制了螺型位錯(cuò)，當(dāng)?shù)谌ХN上生長SiC單晶以形成 SiC單晶錠時(shí)，可以限制SiC單晶錠中的螺型位錯(cuò)的產(chǎn)生。因此，切割SiC單晶錠以形成SiC 襯底，可以減少SiC襯底中包括的螺型位錯(cuò)，且可以限制SiC襯底的表面部分中的螺型位
講然而，在上述方法中，當(dāng)SiC單晶沿著<1-100>方向或<11-20>方向生長時(shí)產(chǎn)生的堆垛層錯(cuò)的端部會(huì)到達(dá)第三晶種的主表面。在上述情況下，當(dāng)?shù)谌ХN的主表面上生長SiC 單晶以形成SiC單晶錠時(shí)，盡管第三晶種的主表面上限制了螺型位錯(cuò)，但通過繼承<0004〉 方向的變形會(huì)從堆垛層錯(cuò)的端部產(chǎn)生螺型位錯(cuò)。當(dāng)SiC單晶錠中產(chǎn)生螺型位錯(cuò)并切割SiC 單晶錠以形成SiC襯底時(shí)，SiC襯底中會(huì)包括螺型位錯(cuò)，且SiC襯底的表面部分會(huì)包括螺型位錯(cuò)。
另外，在上述方法中，在SiC單晶生長的同時(shí)需要改變生長方向。因此，制造過程復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的目的在于提供了制造可以限制SiC襯底的表面部分中的螺旋變形的SiC襯底方法。在根據(jù)本發(fā)明一方面的SiC襯底制造方法中，制備由SiC制成的含缺陷的襯底。含缺陷的襯底具有前表面、與前表面相對(duì)的后表面、和接近于前表面的表面部分。含缺陷的襯底在表面部分中包括螺型位錯(cuò)。對(duì)含缺陷的襯底的前表面施加外力從而減少表面部分的結(jié)晶性。施加外力后，熱處理含缺陷的襯底從而恢復(fù)表面部分的結(jié)晶性。通過上述方法，SiC襯底的表面部分中的螺旋變形可以消失。因此，可以制造表面部分中螺型位錯(cuò)受到限制的SiC襯底。在根據(jù)本發(fā)明另一方面的SiC襯底制造方法中，制備由SiC制成的含缺陷的襯底。 含缺陷的襯底具有前表面、與前表面相對(duì)的后表面、和接近于前表面的表面部分。含缺陷的襯底包括塊狀襯底(bulk substrate)、在塊狀襯底上形成的第一導(dǎo)電型外延層、和在第一導(dǎo)電型外延層上形成的第二導(dǎo)電型外延層。第二導(dǎo)電型外延層具有和含缺陷的襯底的前表面對(duì)應(yīng)的表面。含缺陷的襯底在表面部分中包括螺型位錯(cuò)。對(duì)含缺陷的襯底的前表面施加外力從而減少表面部分的結(jié)晶性。施加外力后，熱處理含缺陷的襯底從而恢復(fù)表面部分的結(jié)晶性。在表面部分中，形成雜質(zhì)濃度等于或大于IXlO21cnT3的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)層或第二導(dǎo)電型雜質(zhì)層。通過上述制造方法，含缺陷的襯底的表面部分中的螺旋變形可以消失。因此，即使在表面部分中形成雜質(zhì)濃度等于或大于IX IO21CnT3的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)層或第二導(dǎo)電型雜質(zhì)層時(shí)，也可以限制含缺陷的襯底中的雜質(zhì)擴(kuò)散。


本發(fā)明的其它目的和優(yōu)勢將從下列優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述結(jié)合附圖而更易于顯而易見。附圖中圖IA和圖IB是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的SiC襯底制造方法的圖形；圖2A和圖2B是通過根據(jù)第一實(shí)施方案的方法制造的SiC襯底的截面TEM圖像， 且圖2C和圖2D是圖2A和圖2B顯示的截面TEM圖像的說明性視圖；圖3A到圖3C是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案的SiC襯底制造方法的圖形；圖4A到圖4D是顯示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方案的SiC襯底制造方法的圖形；圖5A到圖5D是顯示根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方案的SiC襯底制造方法的圖形；圖6A到圖6C是顯示根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方案的SiC襯底制造方法的圖形；且圖7A和圖7B是顯示根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方案的SiC襯底制造方法的圖形。
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施方案)下面將參考圖IA和圖IB描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的SiC襯底10的制造方法。首先，制備由SiC制成的含缺陷的襯底2。含缺陷的襯底2具有前表面、與前表面相對(duì)的后表面、和接近于前表面的表面部分加。含缺陷的襯底2包括延伸至前表面的螺紋混合位錯(cuò)1。換言之，制備在表面部分加中包括螺型位錯(cuò)的含缺陷的襯底2。含缺陷的襯底2具有4度到8度的斜角。含缺陷的襯底2由具有(0001)平面的前表面的4H-SiC單晶制成。含缺陷的襯底2可通過例如切割由常規(guī)制造方法形成的SiC 單晶錠而制備。在本實(shí)施方案中，螺紋混合位錯(cuò)1包括螺型位錯(cuò)。然后，如圖2B所示，從(0001)平面的前表面將雜質(zhì)元素注入含缺陷的襯底2。雜質(zhì)元素包括例如選自N、P、As和Sb中的N型雜質(zhì)、選自B、Al、fei和h中的P型雜質(zhì)、或選自Si、C、F、He、Ne、Ar、Kr和Xe中的惰性雜質(zhì)。因此，向含缺陷的襯底2的表面部分加施加外力，在表面部分加中產(chǎn)生變形，并減少表面部分加的結(jié)晶性。換言之，將含缺陷的襯底2的表面部分加變成非晶的。進(jìn)行離子注入時(shí)，例如，含缺陷的襯底2的溫度約為500°C，且雜質(zhì)元素的加速電壓為20KeV到700KeV?？蛇M(jìn)行離子注入使得雜質(zhì)濃度變成1 X IO15CnT3到1 X 1022cnT3。向含缺陷的襯底2的前表面的離子注入可以起到向含缺陷的襯底2的前表面施加外力的作用。然后，熱處理含缺陷的襯底2從而恢復(fù)表面部分加的結(jié)晶性。換言之，使變成非晶的表面部分加再結(jié)晶。熱處理在高于含缺陷的襯底2開始熔化的溫度且低于含缺陷的襯底2升華的溫度的溫度下進(jìn)行。熱處理在例如1400°C到1600°C的溫度下進(jìn)行。因此，形成了根據(jù)本實(shí)施方案的SiC襯底10。在SiC襯底10的表面部分加中，螺型位錯(cuò)組分從螺紋混合位錯(cuò)1消失且邊緣位錯(cuò)3產(chǎn)生。如上所述，在根據(jù)本實(shí)施方案的制造方法中，通過從含缺陷的襯底2的前表面注入離子并因此在表面部分加中引起了變形從而減少了表面部分加的結(jié)晶性。然后，用熱處理恢復(fù)表面部分加的結(jié)晶性。因此，盡管確定的原因不明，但可以認(rèn)為在離子注入期間引起的變形影響了產(chǎn)生螺型位錯(cuò)的變形，而螺型位錯(cuò)可以從含缺陷的襯底2的表面部分加消失。圖2A和圖2B是通過根據(jù)本實(shí)施方案的方法制造的SiC襯底10的截面透射電子顯微鏡(TEM)圖像。圖2A是用g = 0004獲得的圖像，且圖2B是用g= 11-20獲得的圖像， 其中“g”是衍射矢量。圖2C是圖2A顯示的TEM圖像的說明性視圖，且圖2D是圖2B顯示的TEM圖像的說明性視圖。已知六方晶系的SiC襯底可包括伯格斯矢量為α <0001>的螺型位錯(cuò)、伯格斯矢量為1/3<2-1-10>的邊緣位錯(cuò)、和伯格斯矢量為1/3<2-1-13>的混合位錯(cuò)。也已知當(dāng)位錯(cuò)的伯格斯矢量是“b”且g · b = 0時(shí)，位錯(cuò)的對(duì)比度從截面TEM圖像消失。在圖2A中，位錯(cuò)的對(duì)比度在SiC襯底10的表面部分加中消失。在圖2B中，位錯(cuò)的對(duì)比度在SiC襯底10的表面部分加中保留。因此，可以證實(shí)SiC襯底10的表面部分加中的位錯(cuò)是邊緣位錯(cuò)3。換言之，盡管制備了包括螺紋混合位錯(cuò)1的含缺陷的襯底2，但到制造SiC襯底10時(shí)，通過注入離子和引起變形而減少了表面部分加的結(jié)晶性，且通過熱處理恢復(fù)了表面部分加的結(jié)晶性，從而螺型位錯(cuò)在SiC襯底10的表面部分加中消失且表面部分加中的螺紋混合位錯(cuò)1變成邊緣位錯(cuò)3。
根據(jù)本實(shí)施方案的制造方法可以使表面部分加中的螺型位錯(cuò)消失并可制造螺型位錯(cuò)在表面部分加中受到限制的SiC襯底10。因此，在將SiC襯底10用作晶種并在晶種的前表面上生長SiC單晶的情況下，可以限制在已生長成的SiC單晶中的螺型位錯(cuò)的產(chǎn)生，因?yàn)槁菪臀诲e(cuò)在表面部分加中受到限制，也就是說，和常規(guī)晶種相比，螺型位錯(cuò)在SiC襯底10的前表面上受到限制。在將SiC襯底10用作器件的襯底，且例如在SiC襯底10的前表面上形成外延層的情況下，可以限制外延層中的螺型位錯(cuò)的產(chǎn)生。在根據(jù)本實(shí)施方案的制造方法中，僅需要離子注入過程和熱處理過程。因此，和在改變SiC單晶生長方向的同時(shí)制造SiC襯底的常規(guī)制造方法相比，可使制造過程簡單化。盡管SiC襯底10的表面部分加中存在邊緣位錯(cuò)3，但在SiC襯底10的前表面上形成外延層的情況下，邊緣位錯(cuò)3在外延層中生長，并且由于邊緣位錯(cuò)3而不產(chǎn)生螺型位
講
T曰ο在圖IB顯示的過程中，當(dāng)進(jìn)行離子注入使得雜質(zhì)濃度等于或大于1 X IO21CnT3時(shí)， 雜質(zhì)沿著螺紋混合位錯(cuò)1中的螺型位錯(cuò)而擴(kuò)散。然而，在將通過根據(jù)本實(shí)施方案的方法制造的SiC襯底10用作晶種的情況下則沒有問題。在SiC襯底10的前表面上形成外延層的情況下也沒有問題，因?yàn)橥庋訉又行纬闪税ㄔ磳拥膶印?第二實(shí)施方案)下面參考圖3A到圖3C描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的SiC襯底10的制造方法。 在根據(jù)本實(shí)施方案的方法中，在第一實(shí)施方案中的圖IB顯示的過程后生長SiC單晶，且其它過程類似于第一實(shí)施方案。在圖3A和圖:3B顯示的過程中，進(jìn)行和圖IA和圖IB顯示的過程類似的過程。然后，如圖3C所示，通過例如化學(xué)氣相沉積(CVD)法、升華生長法、液體生長法、或氣體生長法在含缺陷的襯底2的前表面上形成SiC單晶4。由此，制造SiC襯底10。在根據(jù)本實(shí)施方案的方法中，SiC單晶4可以減少含缺陷的襯底2的前表面變形的影響。因此，可以實(shí)現(xiàn)和第一實(shí)施方案的效果類似的效果并可制造前表面上的變形被減少的SiC襯底10。由于SiC單晶4可以減少含缺陷的襯底2的前表面變形的影響，在將SiC 襯底10用作晶種的情況下，和第一實(shí)施方案相比可以生長具有高質(zhì)量的SiC單晶。圖;3B顯示的過程后，在含缺陷的襯底2的表面部分加中，由于螺旋變形從螺紋混合位錯(cuò)1消失，因此邊緣位錯(cuò)3產(chǎn)生。(第三實(shí)施方案)下面參考圖4A到圖4D描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的SiC襯底10的制造方法。 在根據(jù)本實(shí)施方案的方法中，在第二實(shí)施方案中的圖3C顯示的過程后進(jìn)一步生長SiC單晶，且其它過程類似于第二實(shí)施方案。在圖4A到圖4C顯示的過程期間，進(jìn)行和圖3A到圖3C顯示的過程相似的過程。在圖4C顯示的過程期間，通過CVD法外延生長SiC單晶4。然后，如圖4D所示，通過升華生長法、液體生長法、或氣體生長法在SiC單晶4上形成SiC單晶5。由此，制造SiC襯底10。在根據(jù)本方法的方法中，通過SiC單晶4可以減少含缺陷的襯底2的前表面上的變形的影響。另外，通過SiC單晶5可以減少SiC單晶4的變形的影響。因此，可以實(shí)現(xiàn)和第一實(shí)施方案的效果相似的效果并可進(jìn)一步減少SiC襯底10的前表面上的變形。
由于和第二實(shí)施方案相比，進(jìn)一步減少了 SiC襯底10的前表面的變形，在將SiC 襯底10用作晶種的情況下，可以生長具有更高質(zhì)量的SiC單晶。在本方法中，外延生長了 SiC單晶4。因此，和通過其它方法(比如升華生長法) 生長SiC單晶4的情況相比，可以改進(jìn)SiC單晶4的結(jié)晶性，并且可以生長SiC單晶4，同時(shí)繼承了含缺陷的襯底2的前表面上存在的缺陷(變形)。由于含缺陷的襯底2的前表面上存在邊緣位錯(cuò)3，因此在產(chǎn)生邊緣位錯(cuò)3的情況下可以生長SiC單晶4。換言之，因?yàn)楹毕莸囊r底2的前表面上存在有邊緣位錯(cuò)3，可以限制螺型位錯(cuò)的產(chǎn)生。(第四實(shí)施方案)下面參考圖5A到圖5C描述根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方案的SiC襯底10的制造方法。 在根據(jù)本實(shí)施方案的方法中，在第二實(shí)施方案中的圖3C顯示的過程后進(jìn)一步進(jìn)行離子注入和熱處理，且其它過程類似于第二實(shí)施方案。在圖5A到圖5C顯示的過程期間，進(jìn)行和圖3A到圖3C顯示的過程相似的過程。然后，如圖5D所示，從SiC單晶4的前表面?zhèn)?也就是說，SiC單晶4的與含缺陷的襯底2的前表面相對(duì)的一側(cè))注入雜質(zhì)元素。因此，在SiC單晶4的表面部分如中產(chǎn)生變形，并減少表面部分如的結(jié)晶性。從SiC單晶4的前表面?zhèn)茸⑷腚x子可以起到向SiC單晶4的前表面施加外力的作用。然后，通過熱處理恢復(fù)表面部分如的結(jié)晶性?？梢园凑蘸蛨DIB顯示的過程中進(jìn)行的離子注入和熱處理相似的方式進(jìn)行圖5D顯示的過程中進(jìn)行的離子注入和熱處理。在根據(jù)本實(shí)施方案的制造方法中，即使當(dāng)在圖5B顯示的過程中一部分螺型位錯(cuò)組分保留在表面部分加中，且在圖5C顯示的過程中由于表面部分加中保留的螺型位錯(cuò)而在SiC單晶4中產(chǎn)生螺型位錯(cuò)時(shí)，由于通過向SiC單晶4的表面部分如注入離子并在表面部分如中引起變形從而減少了表面部分如的結(jié)晶性，且通過熱處理恢復(fù)了表面部分如的結(jié)晶性，所以在SiC單晶4中產(chǎn)生的螺型位錯(cuò)可以消失。因此，可以實(shí)現(xiàn)和第二實(shí)施方案的效果相似的效果，且可以制造和第二實(shí)施方案相比進(jìn)一步限制表面部分如中的螺型位錯(cuò)的SiC襯底10。由于和第二實(shí)施方案相比進(jìn)一步限制了表面部分如中的螺型位錯(cuò)，因此在將SiC襯底10用作晶種的情況下，可以生長具有更高質(zhì)量的SiC單晶。(第五實(shí)施方案)下面參考圖6A到圖6C描述根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方案的SiC襯底10的制造方法。 在根據(jù)本實(shí)施方案的方法中，在第一實(shí)施方案中的圖IB顯示的過程后進(jìn)行機(jī)械拋光，且其它過程類似于第一實(shí)施方案。在圖6A和圖6B顯示的過程中，進(jìn)行和圖IA和圖IB顯示的過程相似的過程。然后，如圖6C所示，通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)使含缺陷的襯底2的前表面平面化。由此，制造 SiC襯底10。在根據(jù)本實(shí)施方案的方法中，可以實(shí)現(xiàn)和第一實(shí)施方案的效果相似的效果并可以制造具有平面化的表面的SiC襯底10。因此，在將SiC襯底10用作晶種并在SiC襯底10 的前表面上生長SiC單晶的情況下，和第一實(shí)施方案相比可以對(duì)在已生長成的SiC單晶中因SiC襯底10的前表面的不均勻造成的變形和缺陷的產(chǎn)生進(jìn)行限制。在將SiC襯底10用作器件的襯底，且例如在SiC襯底10的前表面上形成外延層的情況下，和第一實(shí)施方案相比可以對(duì)在外延層中因SiC襯底10的前表面的不均勻造成的變形和缺陷的產(chǎn)生進(jìn)行限制。(第六實(shí)施方案)下面參考圖7A和圖7B描述根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方案的SiC襯底10的制造方法。 在根據(jù)本實(shí)施方案的方法中，制備和第一實(shí)施方案中的含缺陷的襯底2不同的含缺陷的襯底2，且其它過程類似于第一實(shí)施方案。在本實(shí)施方案中，如圖7A所示，制備包括螺紋混合位錯(cuò)1的塊狀SiC襯底2b。在塊狀SiC襯底2b的前表面上，形成N型外延層2c。在N型外延層2c上，形成P型外延層 2d。由此，形成根據(jù)本實(shí)施方案的含缺陷的襯底2。由于塊狀SiC襯底2b包括螺紋混合位錯(cuò)1，通過繼承塊狀SiC襯底2b的前表面上存在的螺紋混合位錯(cuò)1，N型外延層2c和P型外延層2d也包括螺紋混合位錯(cuò)1。在本實(shí)施方案中，N型外延層2c可以起到第一導(dǎo)電型外延層的作用，且P型外延層2d可以起到第二導(dǎo)電型外延層的作用。然后，如圖7B所示，通過例如注入Al離子并引起變形而減少P型外延層2d的表面部分加的結(jié)晶性。然后，熱處理含缺陷的襯底2從而恢復(fù)表面部分加的結(jié)晶性。由此， 制造SiC襯底10?？蛇M(jìn)行Al離子注入使得雜質(zhì)濃度變成1 X IO15CnT3到1 X 102°cm_3。當(dāng)進(jìn)行離子注入使得雜質(zhì)濃度變成等于或大于IX IO21CnT3時(shí)，當(dāng)注入離子的同時(shí)雜質(zhì)可以沿著螺型位錯(cuò)擴(kuò)散。在根據(jù)本實(shí)施方案的方法中，可以實(shí)現(xiàn)和第一實(shí)施方案的效果相似的效果，并可以制造螺型位錯(cuò)從表面部分加消失的SiC襯底10。SiC襯底10可用于制造SiC半導(dǎo)體器件比如M0SFET。在此情況下，可形成源區(qū)和源電極，并可在表面部分加形成具有P型雜質(zhì)且例如具有雜質(zhì)濃度等于或大于1X IO21CnT3 的接觸層。接觸層可以起到雜質(zhì)層的作用。在通過常規(guī)方法制造的SiC襯底中，SiC襯底的表面部分會(huì)存在螺型位錯(cuò)。因此， 當(dāng)帶有P型雜質(zhì)的表面部分中形成雜質(zhì)濃度等于或大于1 χ IO21CnT3的接觸層時(shí)，P型雜質(zhì)會(huì)在SiC襯底中沿著螺型位錯(cuò)擴(kuò)散，且擴(kuò)散的P型雜質(zhì)會(huì)引起漏電流。然而，通過根據(jù)本實(shí)施方案的方法，可以制造螺型位錯(cuò)從P型外延層2d的表面部分加消失的SiC襯底10。因此，在表面部分加中形成接觸層的情況下，P型雜質(zhì)不在SiC襯底10中擴(kuò)散，且可以限制漏電流的產(chǎn)生。用于形成接觸層的離子注入的深度需要比用于使螺型位錯(cuò)消失的離子注入的深度更淺。當(dāng)SiC襯底中形成雜質(zhì)濃度為IX IO21CnT3的接觸層時(shí)，P型雜質(zhì)沿著螺型位錯(cuò)擴(kuò)散。因此，可將通過根據(jù)本實(shí)施方案的方法制造的SiC襯底10合適地用于制造包括雜質(zhì)濃度等于或大于IXlO21Cnr3的接觸層的SiC半導(dǎo)體器件。(其它實(shí)施方案)盡管參考附圖結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案完整描述了本發(fā)明，但應(yīng)注意各種修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。在根據(jù)上述實(shí)施方案的方法中，例如通過注入離子而向含缺陷的襯底2的前表面施加外力。也可通過機(jī)械拋光(比如CMP)向含缺陷的襯底2的前表面?zhèn)仁┘油饬ΑＲ虼耍?可以在含缺陷的襯底2的表面部分加引起變形并可減少表面部分加的結(jié)晶性。在第四實(shí)施方案中，通過例如注入離子而向SiC單晶4的表面部分如施加外力。也可通過機(jī)械拋光(比如CMP)向SiC單晶4的表面部分如施加外力。因此，可以在SiC單晶4的表面部分 4a引起變形并可減少表面部分如的結(jié)晶性。在上述實(shí)施方案中，將由4H_SiC單晶制成并具有(0001)平面的前表面的含缺陷的襯底2作為實(shí)例。含缺陷的襯底2也可具有(11-20)平面的前表面。含缺陷的襯底2也可由2H-SiC單晶或6H-SiC單晶制成。在上述實(shí)施方案中，將包括螺紋混合位錯(cuò)1的含缺陷的襯底2作為實(shí)例。也可將根據(jù)上述實(shí)施方案的制造方法用于包括螺紋螺型位錯(cuò)的含缺陷的襯底2或用于僅在表面部分加包括螺型位錯(cuò)的含缺陷的襯底2。在第五實(shí)施方案中，在進(jìn)行圖5D顯示的過程后，也可按照和第三實(shí)施方案相似的方式，在SiC單晶4上生長另一 SiC單晶以形成SiC襯底10。在此情況下，可以制造其中可通過SiC單晶4上生長的SiC單晶減少了 SiC單晶4的變形的SiC襯底10。在第五實(shí)施方案中，例如，第一導(dǎo)電型外延層是N型外延層且第二導(dǎo)電型外延層是P型外延層?；蛘撸谝粚?dǎo)電型外延層可以是P型外延層且第二導(dǎo)電型外延層可以是N 型外延層。也可形成具有N型雜質(zhì)的接觸層。在第五實(shí)施方案中，通過注入Al離子在表面部分加引起變形。注入的雜質(zhì)可以是P型雜質(zhì)、N型雜質(zhì)、或惰性雜質(zhì)。在注入P型雜質(zhì)或N型雜質(zhì)的情況下，可進(jìn)行離子注入使得雜質(zhì)濃度變成IX IO15CnT3到IXlO20Cm-3以限制雜質(zhì)沿著螺型位錯(cuò)擴(kuò)散。在注入惰性雜質(zhì)的情況下，即使當(dāng)雜質(zhì)擴(kuò)散時(shí)也沒有問題。因此，可通過和第一實(shí)施方案相似的條件進(jìn)行離子注入。
權(quán)利要求
1.碳化硅襯底的制造方法，包括制備由碳化硅制成的含缺陷的襯底O)，含缺陷的襯底( 具有前表面、與所述前表面相對(duì)的后表面、和接近于所述前表面的表面部分(加)，含缺陷的襯底( 在表面部分Oa) 包括螺型位錯(cuò)；對(duì)含缺陷的襯底O)的所述前表面施加外力以減少表面部分Oa)的結(jié)晶性；和施加外力后熱處理含缺陷的襯底以恢復(fù)表面部分Oa)的結(jié)晶性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括熱處理含缺陷的襯底( 后在含缺陷的襯底的前表面上生長碳化硅單晶G)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括在碳化硅單晶(4)上生長另一碳化硅單晶(5)，其中生長的碳化硅單晶(4)包括通過化學(xué)氣相沉積法外延生長的碳化硅單晶，和生長的另一碳化硅單晶( 包括通過升華生長法、氣體生長法、和液體生長法中一種的方法生長的另一碳化硅單晶(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括對(duì)SiC單晶(4)的前表面施加外力以減少SiC單晶(4)的表面部分Ga)的結(jié)晶性；和熱處理SiC單晶以恢復(fù)SiC單晶的表面部分Ga)的結(jié)晶性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括熱處理含缺陷的襯底( 后機(jī)械拋光含缺陷的襯底的前表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)的方法，其中所述對(duì)含缺陷的襯底的前表面施加外力包括注入離子。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述注入離子包括注入選自N、P、As、Sb、B、Al、Ga、In、Si、C、F、He、Ne、Ar、Kr和Xe中的雜質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)的方法，其中所述熱處理含缺陷的襯底( 包括在1400°C到1600°C的溫度下加熱含缺陷的襯底⑵。
9.碳化硅半導(dǎo)體的制造方法，包括制備由碳化硅制成的含缺陷的襯底0)，含缺陷的襯底( 具有前表面、與所述前表面相對(duì)的后表面、和接近于所述前表面的表面部分(加)，含缺陷的襯底( 包括塊狀襯底 (2b)、在塊狀襯底Ob)上形成的第一導(dǎo)電型外延層Oc)、和在第一導(dǎo)電型外延層Oc)上形成的第二導(dǎo)電型外延層(2d)，第二導(dǎo)電型外延層Qd)具有和含缺陷的襯底( 的所述前表面對(duì)應(yīng)的表面，含缺陷的襯底( 在表面部分Oa)包括螺型位錯(cuò)；對(duì)含缺陷的襯底的前表面施加外力以減少表面部分Oa)的結(jié)晶性； 施加外力后熱處理含缺陷的襯底以恢復(fù)表面部分Oa)的結(jié)晶性；和形成在表面部分Oa)中的雜質(zhì)濃度等于或大于IXlO21cnT3的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)層或第二導(dǎo)電型雜質(zhì)層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述對(duì)含缺陷的襯底的前表面施加外力包括注入離子。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述注入離子包括注入選自N、P、As、Sb、B、Al、Ga、In、Si、C、F、He、Ne、Ar、Kr 和 Xe 中的雜質(zhì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10的方法，其中所述熱處理含缺陷的襯底( 包括在1400°C到1600°C的溫度下加熱含缺陷的襯底(2).
全文摘要
在碳化硅襯底的制造方法中，制備由碳化硅制成的含缺陷的襯底(2)。含缺陷的襯底(2)具有前表面、與前表面相對(duì)的后表面、和接近于前表面的表面部分(2a)。含缺陷的襯底(2)在表面部分(2a)包括螺型位錯(cuò)。對(duì)含缺陷的襯底(2)的前表面施加外力從而減少表面部分(2a)的結(jié)晶性。施加外力后，熱處理含缺陷的襯底(2)從而恢復(fù)表面部分(2a)的結(jié)晶性。
文檔編號(hào)H01L21/08GK102162134SQ20111004296
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月19日
發(fā)明者副島成雅, 山本建策, 木藤泰男, 杉本雅裕, 森本淳, 渡邊弘紀(jì), 渡邊行彥, 石川剛, 高谷秀史 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社, 株式會(huì)社電裝