r>[0111](ii)示例样品2
[0112]示例样品2基本上与上述示例样品I相同进行配置，并在相似条件下制造。然而，示例样品2与示例样品I的差异在于以下几点:用于形成碳化硅外延层的源材料气体在C/Si比率为1.1的条件下导入;并且生长温度被设定在1600°C。
[0113](iii)示例样品3
[0114]示例样品3基本上与上述示例样品I相同进行配置，并在相似条件下制造。然而，示例样品3与示例样品I的差异在于以下几点:用于形成碳化硅外延层的源材料气体在C/Si比率为1.2的条件下导入;并且生长温度被设定在1530°C。
[0115](iv)示例样品4
[0116]示例样品4基本上与上述示例样品I相同进行配置，并在相似条件下制造。然而，示例样品4与示例样品I的差异在于以下几点:用于形成碳化硅外延层的源材料气体在C/Si比率为1.2的条件下导入;并且生长温度被设定在1540°C。
[0117](V)示例样品5
[0118]示例样品5基本上与上述示例样品I相同进行配置，并在相似条件下制造。然而，示例样品5与示例样品I的差异在于以下几点:用于形成碳化硅外延层的源材料气体在C/Si比率为1.2的条件下导入;并且生长温度被设定在1550°C。
[0119](vi)比较性示例样品I
[0120]首先，制备由碳化硅制成并具有150_的外径和350μπι的厚度的基础衬底。
[0121]接下来，使用常规碳化硅生长装置，在基础衬底的第一主表面上形成具有1.0 X115Cnf3的杂质浓度和15μπι的厚度的碳化硅外延层。在常规碳化硅生长装置中，衬底架主体具有1ppm的氮浓度，架涂覆部具有900ppm的氮浓度，热发生器主体具有30ppm的氮浓度，并且热发生器涂覆部具有2%的氮浓度。在这种情况下，导入到CDV装置的反应室中的是:包含H2的运载气体；以及包括46 sc cm的S iH4、18.5sccm的C3H8以及不少于0.0lsccm且不超过
0.05sccm的NH3的源材料气体。导入在C/Si比率为1.2的条件下进行。生长室中的压力被设置到不低于8 X 13Pa且不超过12X 13Pa,并且生长温度被设定在1540°C。换句话说，除了碳化硅生长装置部件中的氮浓度不低之外，比较性示例样品I在与示例样品3相同的生长条件下生长。
[0122](vii)比较性示例样品2
[0123]比较性示例样品2基本上与上述比较性示例样品I相同进行配置，并在相似条件下制造。然而，比较性示例样品2与比较性示例样品I的差异在于生长温度被设定在1550°C。换句话说，除了碳化硅生长装置部件的氮浓度不低之外，比较性示例样品2在与示例样品4相同的生长条件下生长。
[0124]2.实验
[0125](2-1)表面性能
[0126]使用微分干涉显微镜观察如上所述获得的示例样品和比较性示例样品的表面。具体来说，使用10 X放大倍数物镜和10 X放大倍数目镜来观察每个碳化硅外延衬底的表面(第二主表面)。
[0127]此外，使用AFM来测量每个示例样品和比较性示例样品的碳化硅外延衬底的表面(第二主表面)的表面粗糙度(Ra)。
[0128](2-2)氮浓度的平面内均匀性
[0129]使用汞探针装置对如上所述获得的示例样品和比较性示例样品进行C-V测量，以便计算载流子浓度。具体来说，C-V测量从碳化娃外延衬底的中心在径向方向上以1mm的间隔进行。从测量结果计算碳化硅外延衬底平面内的平均值和标准偏差，并得到标准偏差与平均值的比率(σ/Ave.)。
[0130]3.结果
[0131](3-1)表面质量
[0132]证实了在每个示例样品I至5和比较性示例样品I和2的碳化硅外延衬底的表面(第二主表面)中没有三角形缺陷和台阶聚并，因此它们每个都具有良好的表面质量。在这种情况下，表面粗糙度(Ra)约为不低于0.2nm并且不超过0.3nm。
[0133](3-2)氮浓度的平面内均匀性
[0134]每个示例样品I至5的碳化硅外延衬底的表面(第二主表面)中氮浓度的比率(o/Ave.)为15%或更低。在示例样品5的碳化硅外延衬底的情形中，所述比率为7%或更低。在每个示例样品3和4的碳化硅外延衬底的情形中，所述比率为5%或更低。就此而言，证实了氮浓度极为均匀。另一方面，在比较性示例样品I和2的情形中，碳化硅外延衬底的表面(第二主表面)中氮浓度的比率(σ/Ave.)为20%和30%，所述比较性示例样品I和2各自在与示例样品3和4相同的外延生长条件下获得，除了碳化硅生长装置部件的氮浓度不低之外。换句话说，证实了当碳化硅生长装置部件中的氮浓度为1ppm或更低时，可以制造在第二主表面中具有高的氮浓度平面内均匀性的碳化硅外延衬底，即使在如果使用常规碳化硅生长装置部件时可能引起氮的捕获以导致第二主表面中氮浓度的平面内均匀性降低的生长条件下。
[0135]尽管已对本发明的实施方式和实施例进行说明，但上面描述的实施方式和实施例可以以各种不同方式修改。此外本发明的范围不限于上面描述的实施方式和实施例。本发明的范围由权利要求书的项定义，并打算包括在等同于权利要求书的项的范围和意义内的任何修改。
[0136]工业适用性
[0137]本发明被特别有利地应用于需要具有高击穿电压的碳化硅半导体器件。
[0138]指称符号表
[0139]I:基础衬底；IA:第一主表面；IB:第三主表面;2:碳化硅外延层;2A:第二主表面；10:碳化硅外延衬底；11:衬底架；I Ia:衬底架主体(主体)；I Ib:架涂覆部(涂覆膜)；12:热发生器；12a:热发生器主体(主体)；12b:热发生器涂覆部(涂覆膜)；13:隔热部件；14:石英管；15:感应加热线圈；16:管道;91:肖特基电极;92:欧姆电极;93:互连;94:焊盘电极;30:碳化硅半导体器件；100:碳化硅生长装置。
【主权项】
1.一种具有主表面的碳化娃外延衬底，包括: 基础衬底；以及 形成在所述基础衬底上并且包括所述主表面的碳化硅外延层， 所述主表面具有0.6nm或更低的表面粗糙度， 在包括所述主表面的表面层处的所述碳化硅外延层中的氮浓度的所述碳化硅外延衬底面内的标准偏差与在所述表面层处的所述碳化硅外延层中的氮浓度的所述碳化硅外延衬底面内的平均值之比为15%或更低。2.根据权利要求1所述的碳化硅外延衬底，其中 所述碳化硅外延层中的氮的背景浓度为I X 115Cnf3或更低。3.根据权利要求1所述的碳化硅外延衬底，其中 所述碳化硅外延层中的氮浓度为2 X 116Cnf3或更低。4.根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的碳化硅外延衬底，其中所述碳化硅外延衬底具有10mm或更大的外径。5.一种制造碳化硅外延衬底的方法，包括以下步骤: 制备基础衬底； 将所述基础衬底置于碳化硅生长装置中；以及 通过给所述基础衬底供应用于形成碳化硅外延层的源材料气体并且将所述基础衬底加热至外延生长温度，来在所述基础衬底上形成所述碳化硅外延层， 所述碳化硅生长装置包括被暴露于所述源材料气体并且被加热至所述外延生长温度的部件， 所述部件具有1ppm或更低的氮浓度。6.根据权利要求5所述的制造碳化娃外延衬底的方法，其中 所述部件具有主体和覆盖所述主体的涂覆膜，并且 所述主体和所述涂覆膜的每一个都具有1ppm或更低的氮浓度。7.根据权利要求5或权利要求6所述的制造碳化硅外延衬底的方法，其中在形成所述碳化硅外延层的步骤中，所述源材料气体包括作为掺杂剂气体的氨气。8.根据权利要求5至权利要求7中的任一项所述的制造碳化娃外延衬底的方法，其中在制备所述基础衬底的步骤中制备的所述基础衬底具有I OOmm或更大的外径。9.一种制造碳化硅半导体器件的方法，包括以下步骤: 制备碳化硅外延衬底；以及 在所述碳化娃外延衬底上形成电极， 在制备所述碳化硅外延衬底的步骤中，使用如权利要求5中所述的制造碳化硅外延衬底的方法来制造所述碳化娃外延衬底。10.一种碳化硅生长装置，包括: 被暴露于用于外延生长碳化娃的源材料气体并且被加热至外延生长温度的部件， 所述部件具有1ppm或更低的氮浓度。11.一种碳化硅生长装置部件，其中所述碳化硅生长装置部件是在碳化硅生长装置中被暴露于用于外延生长碳化硅的源材料气体并且被加热至外延生长温度的部件，并且所述碳化硅生长装置部件具有1ppm或更低的氮浓度。
【专利摘要】一种具有主表面(第二主表面(2A))的碳化硅外延衬底(10)，其包含：基础衬底(1)，以及形成在所述基础衬底(1)上并包括所述主表面(第二主表面(2A))的碳化硅外延层(2)，所述第二主表面(2A)具有0.6nm或更低的表面粗糙度，在包括所述主表面(第二主表面(2A))的表面层处的所述碳化硅外延层(2)中的氮浓度的所述碳化硅外延衬底(10)平面内的标准偏差与在所述表面层处所述碳化硅外延层(2)中的氮浓度的所述碳化硅外延衬底(10)平面内的平均值之比，为15％或更低。
【IPC分类】C23C16/42, C30B25/16, C30B29/36, H01L21/205
【公开号】CN105579625
【申请号】CN201480048923
【发明人】玄番润, 西口太郎, 土井秀之, 松岛彰
【申请人】住友电气工业株式会社
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年7月25日
【公告号】DE112014004068T5, US9057147, US20150072100, US20150233018, WO2015033699A1