，并且具有I Oppm或更低的氮浓度。
[0059]因此，在根据本发明实施方式的碳化硅生长装置部件11、12中，氮浓度被抑制到足够低。因此，即使在被加热到外延生长温度时，也可以使从部件11、12散发的氮的量足够小，以获得碳化硅外延层2中氮浓度的平面内均匀性。结果，即使在碳化硅外延层2中的氮浓度非常低例如2.0X 116CnT3或更低时，也可以充分提高碳化硅外延层2中氮浓度的平面内均匀性。
[0060]应该指出，碳化硅生长装置部件11、12可能包括:主体lla、12a，以及覆盖主体11a、12a的涂覆膜11b、12b。在这种情况下，每个主体11a、12a和涂覆膜11b、12b的氮浓度可能为1ppm或更低。此外，在这种情况下，可以使从部件11、12散发的氮的量足够小，以获得碳化硅外延层2中氮浓度的平面内均匀性。
[0061][本申请的发明实施方式的详述]
[0062]接下来，将描述本发明的实施方式的详细情况。
[0063](第一实施方式)
[0064]参考图1，将描述根据第一实施方式的碳化硅外延衬底10。根据本实施方式的碳化硅外延衬底10包括基础衬底I和形成在基础衬底I的第一主表面IA上的碳化硅外延层2。
[0065]基础衬底I由单晶碳化硅制成，并具有第一主表面1A，所述主表面具有例如10mm或更大的外径。基础衬底I的碳化硅具有六边形晶体结构，优选地具有例如4H-SiC的晶体多形性(多形体)。含有高浓度η型杂质例如氮(N)的基础衬底I具有η型导电性。基础衬底I具有例如约不低于1.0 X 118Cnf3并且不高于1.0 X 119Cnf3的杂质浓度。第一主表面IA可能对应于{0001}平面，或者可能对应于例如相对于{0001}平面具有10°或更小偏离角的平面。基础衬底I具有例如约不小于200μπι并且不超过700μπι的厚度。
[0066]碳化硅外延层2是由碳化硅制成并通过外延生长在基础衬底I的第一主表面IA上形成的层，并具有第二主表面2Α。第二主表面2Α具有0.6nm或更低、优选为0.4nm或更低、更优选为0.2nm或更低的表面粗糙度(Ra)。在这里，第二主表面2A的表面粗糙度(Ra)可以例如使用原子力显微镜(AFM)来测量。在第二主表面2A中，调整生长条件例如C/Si比率和生长温度以便抑制台阶聚并和三角形缺陷的形成。
[0067]含有η型杂质例如氮(N)的碳化娃外延层2具有η型导电性。碳化娃外延层2可能具有低于基础衬底I的杂质浓度。当未故意掺杂时，碳化娃外延层2的杂质浓度(氮浓度)是例如1.0 X 115Cnf3或更低。当故意掺杂时，碳化硅外延层2的杂质浓度为2 X 116Cnf3或更低。
[0068]在包括第二主表面2Α的表面层处碳化硅外延层2中氮浓度的平面内均匀性(σ/Ave.)为15%或更低，优选为10%或更低，更优选为5%或更低。在这里，平面内均匀性用在径向方向中预定间隔处(例如9个测量点处)测量的氮浓度的标准偏差(σ)和平均值(Ave.)表示。换句话说，碳化硅外延层2中的氮浓度非常低，并且其平面内均匀性高。碳化硅外延层2具有例如约不小于5μηι并且不超过40μηι的膜厚度。
[0069]参考图2，下面描述制造根据本实施方式的碳化硅外延衬底的方法。所述制造根据本实施方式的碳化硅外延衬底的方法包括:制备基础衬底I的步骤(Sll);将基础衬底I置于碳化硅生长装置100(参见图3)中的步骤(S12);以及通过向基础衬底I供应用于形成碳化硅外延层2的源材料气体并将基础衬底I加热到外延生长温度，在基础衬底I上形成碳化硅外延层2的步骤(S13)。
[0070]首先，制备具有外径为例如10mm的第一主表面IA并由单晶碳化硅制成的基础衬底I (步骤(SI I))。这种具有10mm的外径的基础衬底I可以使用任何方法来制备。应该指出，基础衬底I可能具有5英寸或更大(例如6英寸)的外径(在这里，I英寸等于25.4mm)。
[0071]接下来，将基础衬底I置于碳化硅生长装置100中(步骤(S12))。作为一个实例，根据本实施方式的碳化硅生长装置100是CVD(化学气相沉积)装置100。
[0072]参考图3和图4，在CVD装置100中，基础衬底I被置于衬底架11上。衬底架11被热发生器12、隔热部件13、石英管14和感应加热线圈15包围。具体来说，衬底架11被配置在例如热发生器12中形成的凹部中。衬底架11被提供成使得它在配置在热发生器12上时可旋转。热发生器12具有半圆柱形中空结构，具有符合圆弧的弯曲表面和平坦表面。在CVD装置100中配置有两个热发生器12，使得它们的平坦表面彼此相对，由此形成被热发生器12的平坦表面包围的反应室。所述凹部被提供在形成反应室的一个热发生器12的平坦表面中。
[0073]隔热部件13被配制成包围热发生其12的外周。石英管14被配置成包围隔热部件13的外周侧。感应加热线圈15包括多个线圈部件，并被提供成例如缠绕在石英管14的外周侧周围。当感应加热线圈15被构造成高频线圈并供应有高频电流时，热发生器12被电磁感应作用感应加热。因此，可以将基础衬底1、供应到基础衬底I的源材料气体等加热到预定温度。
[0074]在这里，衬底架11和热发生器12是各自具有高耐热性的导电部件，并且由各自具有非常低的氮浓度的部件构造。具体来说，如图6中所示，衬底架11包括:衬底架主体11a，以及覆盖衬底架主体Ila的架涂覆部lib。此外，热发生器12包括热发生器主体12a和覆盖热发生器主体12a的热发生器涂覆部12b。
[0075]每个衬底架主体IIa和热发生器主体12a由例如碳材料制成。每个衬底架主体I Ia和热发生器主体12a的碳材料具有1ppm或更低、优选地5ppm或更低的氮浓度。
[0076]每个架涂覆部Ilb和热发生器涂覆部12b由例如SiC、TaC等制成。架涂覆部Ilb和热发生器涂覆部12b的SiC或TaC具有1ppm或更低、优选地5ppm或更低的氮浓度。应该指出，每个衬底架11和热发生器12充当根据本实施方式的碳化硅生长装置部件。
[0077]接下来，将碳化硅外延层2形成在基础衬底I的第一主表面IA上(步骤(SI3))。具体来说，在CDV装置100中，通过向基础衬底I供应用于形成碳化硅外延层2的源材料气体并将基础衬底I加热到外延生长温度，在基础衬底I的第一主表面IA上形成碳化硅外延层2。如图4中所示，源材料气体通过管道16导入到CDV装置100中。所述源材料气体包括单硅烷(SiH4)、丙烷(C3H8)、氨(NH3)等。除了源材料气体之外，还导入包括氢气(H2)的运载气体。在这样做时，每种气体被导入到反应室中，使得它在被供应到基础衬底I的第一主表面IA上时被充分热分解。
[0078]具体来说，被用作源材料气体的掺杂剂气体的氨气，优选地通过在将氨气供应到基础衬底I上之前预加热所述氨气而预先进行热分解。将由此预加热并因此有把握地热分解的氨气供应到基础衬底I上。因此，在形成碳化硅外延层2的步骤中，在正在其上进行外延生长的基础衬底I的第一主表面IA中以及在碳化娃外延层2的第二主表面2A中，氮气的分布可以是均匀的。这导致碳化硅外延层2所掺杂的氮的浓度分布的均匀性提高。
[0079]参考图11，对氨气的预加热使用例如附连到用于将源材料气体导向CDV装置100的管道16的预加热结构17来进行。预加热结构17具有被加热到1300°C或更高温度的空间。通过使氨气流过预加热结构17然后将它供应到CDV装置100，氨气可以被充分热分解而不引起大的气流扰动。
[0080]在这里，术语提供在预加热结构17中的“空间”意指用于加热流动气体的空间，并涵盖:外部加热的细长管道;其中提供有传热线圈的空间；具有被设置有散热片等的内壁表面的宽阔空间，等等。应该指出，所述空间的壁表面的温度上限优选为1350°C或更高，以便即使在空间具有略短长度时也确保热分解，并且从热效率的观点来看优选为1600°C或更低。应该指出，预加热结构17可以与反应容器分开或合并在反应容器中，只要在氨气到达在其上进行外延生长的基础衬底I之前氨气被充分热分解而不扰乱流动即可。此外，源材料气体的所有气体可以被一起预加热，或者可以只将氨气预加热，然后可以将它与源材料气体的其它气体混合。
[0081]此外，可以将气体彼此混合，然后引入到⑶V装置100的反应室中，或者可以将气体在⑶V装置100的反应室中彼此混合。
[0082]当加热置于衬底架11上的基础衬底I时，基础衬底I被供应有运载气体和源材料气体，由此在第一主表面IA上形成碳化硅外延层2，它是掺杂有氮(N)原子的外延生长层。具体来说，碳化硅外延层2在生长温度不低于1500°C并且不超过1750°C，压力不低于I X 13Pa并且不超过3X 14Pa的条件下形成。在这样做时，通过调整NH3气的流量，碳化硅外延层2被提供有约不低于I X 115Cnf3并且不超过2 X 116Cnf3的η型杂质浓度。此外，碳化硅外延层2被提供有约15μπι的厚度。应该指出，在步骤(S13)中，衬底架11和置于衬底架11上的基础衬底I旋转。
[0083]在步骤(S13)中，在用于形成碳化硅外延层2的源材料气体中，C原子数目与Si原子数目的比率(C/Si比率)不低于1.0并且不高于1.2。这是由下述原因造成的。即，当使用C/Si比率高于1.2的源材料气体时，待形成的碳化硅外延层2将具有晶体缺陷例如三角形缺陷和台阶聚并。另一方面，当使用C/Si比率低于1.0的源材料气体时，待形成的碳化硅外延层2将可能具有晶体缺陷例如三角形缺陷。
[0084]下面描述根据本实施方式的碳化娃外延衬底1的功能和效果。
[0085]尽管