【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及p型sic晶体、晶锭、晶棒和晶圆；低电阻率sic晶体、晶锭、晶棒和晶圆；制造p型sic晶体、晶锭、晶棒和晶圆的方法；制造低电阻率sic晶体、晶锭、晶棒和晶圆的方法；以及由这些晶圆制成的设备和这些晶圆的用途。
技术介绍
1、纯晶体碳化硅(sic)是电中性的，即晶体材料中的正电荷和负电荷平衡。通常，为了在半导体二极管和晶体管的制造中有用，在sic晶体生长工艺期间，杂质被添加到sic晶体中，以在晶体内产生电荷不平衡，这会影响sic的导电性。为sic添加正电荷的杂质原子被称为施主原子。通常，施主原子由周期表中包含si和c的列右边的列(例如，第15列，v a)来标识。用于sic的典型的施主原子是氮(n)和磷(p)。为sic增加负电荷的杂质原子被称为受主原子。通常，受主原子由周期表中包含si和c的列左边的列(例如第13列或iii a)来标识。用于sic的典型的受主原子是硼(b)和铝(al)。sic晶体通常会同时包含施主原子杂质和受主原子杂质。对于施主杂质原子或受主杂质原子来说，为了影响晶体中的净电荷并且变成电活性的(即影响晶体的电导率/电阻率)，杂质原子通常必须取代晶体中它们位置上的si原子或c原子，并且在这种情况下，杂质原子被称为取代型杂质。杂质原子也可以位于si原子与c原子之间的位置。在这种情况下，杂质原子被称为填隙型杂质，并且可能不会影响晶体中的净电荷，可能对电荷的影响较小，并且在一些情况下不会影响晶体中的净电荷。因此，术语“电活性原子杂质”、“电活性杂质”和“电活性”用于描述sic晶体材料中添加的原子，包括取代型原子和
2、在本专利技术之前，还没有工业制造的、商业上可获得的、直径>100mm的p型sic衬底用于制造sic半导体设备。据信现有的制造p型sic晶体的尝试不能提供生产高质量、低缺陷的p型sic材料的可制造工艺，这些sic材料诸如sic晶体、sic晶棒和从这些晶棒切割的p型sic晶圆。因此，在本专利技术之前，具有p型sic材料的sic半导体设备的益处很大程度上是不可获得的，并且在商业上是不可获得的。
3、如本文所用，除非另有说明，否则半导体材料中有两种类型的电荷载流子，即空穴和电子。空穴可以被视为电子的“对立面”。与带负电荷的电子不同，空穴带正电荷，空穴的数量与电子相等，但极性与电子的电荷相反。空穴有时会令人困惑，因为它们不像电子那样是物理粒子，而是原子中缺少电子。随着电子离开它们的位置，空穴可以在半导体中从一个原子移动到另一个原子。因此，通过类比，就像一组台阶上站成一排的人。如果排在前面的人向上走一个台阶，这个人就会留下一个空穴。当每个人都向上走一个台阶时，可用的台阶(空穴)就会在这些台阶上向下移动。当原子中的电子移出原子的价带(通常是完全充满电子的最外层电子壳层)进入导带(原子中电子可以轻松逃逸的区域)时，就会形成空穴，这种情况通常发生在半导体中的任何地方。
4、如本文所用，除非另有说明，否则术语“p型”、“p型晶圆”、“p型晶体”、“p型晶棒”和类似的此类术语将被赋予其最广泛的可能含义，并且将包括sic晶体材料，该sic晶体材料的电活性受主原子杂质(例如取代型受主原子杂质)比电活性施主原子杂质(例如取代型施主杂质原子)多。因此，例如，具有每单位体积电活性受主原子的净数量为1×1010/cm3至1×1022/cm3、约1×1018/cm3至1×1020/cm3、约1×1018/cm3至1×1023/cm3、约1×1018/cm3至1×1024/cm3、大于约1×109/cm3、大于约1×1015/cm3、大于约1×1018/cm3和大于1×1019/cm3的sic晶体材料被表征为p型sic晶体材料。
5、此外，除非另有说明，否则被认为是p型sic晶体材料，净载流子浓度将具有过量的受主原子杂质，如等式(1)所示
6、(1)nc＝nd-na
7、其中，nc是载流子的净浓度。nd是电活性施主杂质原子的浓度。na是电活性受主杂质原子的浓度。按照惯例，对于p型材料，nc为负，表示缺少电子。
8、如本文所用，除非另有说明，否则术语“p型设备”、“p型半导体”和类似的此类术语将被赋予其最广泛的可能含义，并且包括具有p型层或基于p型晶圆、芯片或衬底的任何半导体、微电子设备或电子设备。
9、如本文所用，除非另有说明，否则术语“p+”、“p+型”和类似的此类术语是指p型晶体sic材料，例如p型晶棒、晶圆等，其具有高含量的掺杂剂，例如是重掺杂的(nd>1018/cm3)，并且因此具有低电阻率(<0.03欧姆-厘米)。因此，p+型材料可以具有1018/cm3至约1020/cm3的na，1018/cm3至约1021/cm3的na，nd>1019/cm3，约1×1018/cm3至1×1023/cm3、约1×1018/cm3至1×1024/cm3，以及约1020/cm3的na。通常，p+型材料的电阻率可以等于或低于0.03欧姆-厘米、小于约0.025欧姆-厘米、小于约0.020欧姆-厘米、小于约0.015欧姆-厘米、从约0.030欧姆-厘米至约0.01欧姆-厘米、从约0.025欧姆-厘米至约0.008欧姆-厘米，以及从约0.020欧姆-厘米至约0.005欧姆-厘米。
10、如本文所用，除非另有说明，否则术语“p-”、“p-型”和类似的此类术语是指p型晶体材料，例如p型晶棒、晶圆等，其具有少量掺杂剂，例如是轻掺杂的(nd<1018/cm3)，并且因此具有较高的电阻率。通常，这些电阻率高于0.03欧姆-厘米。因此，p-型材料可以具有从1018/cm3至约1010/cm3的na以及更小的值。通常，p-型材料的电阻率可以从0.03欧姆-厘米至108欧姆-厘米以及更大。
11、如本文所用，除非另有说明，否则术语“n型”、“n型晶圆”、“n型晶体”、“n型晶棒”和类似的此类术语将被赋予其最广泛的可能含义，并且将包括具有负电荷的sic晶体材料，sic晶体材料的电活性施主原子(例如取代型施主原子杂质)比其它类型的杂质原子多。因此，例如具有每单位体积电活性施主原子的净数量为1×1010/cm3至1×1022/cm3、约1×1018/cm3至1×1020/cm3、大于约1×109/cm3、大于约1×1015/cm3、大于约1×1018/cm3，以及大于约1×1019/cm3的sic晶体材料被表征为n型sic晶体材料。
12、此外，除非另有说明，否则被认为是n型si本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制造具有预先确定的电学性质的SiC晶体的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述源材料实质上由硅、碳和所述掺杂剂组成。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述源材料由硅、碳和所述掺杂剂组成。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述掺杂剂包括周期表第15族中的元素中的一种或多种元素。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂包括磷。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂实质上由磷组成。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂由磷组成。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述掺杂剂包括周期表第13族中的元素中的一种或多种元素。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂包括硼。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂实质上由硼组成。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂由硼组成。
12.根据权利要求
13.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂实质上由铝组成。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂由铝组成。
15.根据权利要求1至3和8至14中任一项所述的方法，其中，所述预先确定的电学性质包括净电荷，并且所述净电荷为正，由此所述晶体为p型晶体。
16.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述预先确定的电学性质包括净电荷，并且所述净电荷为负，由此所述晶体为n型晶体。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中，所述预先确定的电学性质包括电阻率。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中，所述预先确定的电学性质包括0.013欧姆-厘米和更小的电阻率。
19.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中，所述预先确定的电学性质包括约0.010欧姆-厘米和更小的电阻率。
20.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中，所述预先确定的电学性质包括约0.01欧姆-厘米至约0.001欧姆-厘米的电阻率。
21.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中，所述预先确定的电学性质包括约0.009欧姆-厘米至约0.004欧姆-厘米的电阻率。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其中，在所述通量由所述源材料形成之后，不向所述通量中添加其它材料。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的方法，其中，不向所述气相沉积装置中添加其它材料。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的方法，其中，所述SiC源材料是所述掺杂剂的唯一源。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的方法，其中，不存在合金，并且由此所述方法是无合金的。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的方法，其中，所述气相沉积装置是物理气相输运装置。
27.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中，所述通量是方向型通量。
28.根据权利要求1至27中任一项所述的方法，其中，所述SiC源材料是成形装料。
29.根据权利要求1至28中任一项所述的方法，其中，所述晶体具有至少约100mm的直径和至少约25mm的高度。
30.根据权利要求1至29中任一项所述的方法，其中，所述晶体具有约100mm至约150mm的直径和约25mm至约125mm的高度。
31.一种制造p型SiC晶体的方法，所述方法包括：
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述受主原子包括硼。
33.根据权利要求31和33中任一项所述的方法，其中，所述受主原子包括铝。
34.根据权利要求31至33中任一项所述的方法，其中，所述源材料不包含合金。
35.根据权利要求31至34中任一项所述的方法，其中，所述源材料是受主原子的唯一源。
36.根据权利要求31至35中任一项所述的方法，其中，所述气相沉积装置是物理气相输运装置。
37.根据权利要求31至36中任一项所述的方法，其中，向所述气相沉积装置中添加惰性气体，并且不向所述气相沉积装置中添加其它气体。
38.根据权利要求31至37中任一项所述的方法，其中，所述p型晶体具有至少约100mm的直径和至少约25mm的高度。
39.根据权利要求31至37中任一项...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种制造具有预先确定的电学性质的sic晶体的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述源材料实质上由硅、碳和所述掺杂剂组成。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述源材料由硅、碳和所述掺杂剂组成。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述掺杂剂包括周期表第15族中的元素中的一种或多种元素。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂包括磷。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂实质上由磷组成。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂由磷组成。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述掺杂剂包括周期表第13族中的元素中的一种或多种元素。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂包括硼。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂实质上由硼组成。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂由硼组成。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂包括铝。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂实质上由铝组成。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂由铝组成。
15.根据权利要求1至3和8至14中任一项所述的方法，其中，所述预先确定的电学性质包括净电荷，并且所述净电荷为正，由此所述晶体为p型晶体。
16.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述预先确定的电学性质包括净电荷，并且所述净电荷为负，由此所述晶体为n型晶体。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中，所述预先确定的电学性质包括电阻率。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中，所述预先确定的电学性质包括0.013欧姆-厘米和更小的电阻率。
19.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中，所述预先确定的电学性质包括约0.010欧姆-厘米和更小的电阻率。
20.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中，所述预先确定的电学性质包括约0.01欧姆-厘米至约0.001欧姆-厘米的电阻率。
21.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中，所述预先确定的电学性质包括约0.009欧姆-厘米至约0.004欧姆-厘米的电阻率。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其中，在所述通量由所述源材料形成之后，不向所述通量中添加其它材料。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的方法，其中，不向所述气相沉积装置中添加其它材料。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的方法，其中，所述sic源材料是所述掺杂剂的唯一源。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的方法，其中，不存在合金，并且由此所述方法是无合金的。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的方法，其中，所述气相沉积装置是物理气相输运装置。
27.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中，所述通量是方向型通量。
28.根据权利要求1至27中任一项所述的方法，其中，所述sic源材料是成形装料。
29.根据权利要求1至28中任一项所述的方法，其中，所述晶体具有至少约100mm的直径和至少约25mm的高度。
30.根据权利要求1至29中任一项所述的方法，其中，所述晶体具有约100mm至约150mm的直径和约25mm至约125mm的高度。
31.一种制造p型sic晶体的方法，所述方法包括：
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述受主原子包括硼。
33.根据权利要求31和33中任一项所述的方法，其中，所述受主原子包括铝。
34.根据权利要求31至33中任一项所述的方法，其中，所述源材料不包含合金。
35.根据权利要求31至34中任一项所述的方法，其中，所述源材料是受主原子的唯一源。
36.根据权利要求31至35中任一项所述的方法，其中，所述气相沉积装置是物理气相输运装置。
37.根据权利要求31至36中任一项所述的方法，其中，向所述气相沉积装置中添加...
【专利技术属性】
技术研发人员：达伦·汉森，道格拉斯·杜克斯，马克·罗波达，马克·兰德，胡安·卡洛斯·罗霍，维克托·托里斯，
申请(专利权)人：帕里杜斯有限公司，
类型：发明
国别省市：
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