[发明专利]碳化硅衬底、碳化硅锭以及制造碳化硅衬底和碳化硅锭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳化硅衬底、碳化硅锭以及制造碳化硅衬底和碳化硅锭的方法，更特别地，涉及诸如杂质浓度的特性的变化小的碳化硅衬底和碳化硅锭以及制造所述碳化硅衬底和所述碳化硅锭的方法。

背景技术

作为用于代替硅(Si)的下一代半导体材料，常规已经对碳化硅(SiC)进行了研究。制造由碳化硅制成的衬底的常规方法是已知的，其中在籽晶衬底上生长碳化硅单晶以形成碳化硅锭，并对所述碳化硅锭进行切片以制造衬底。在该方法中，以(0001)面(所谓的c面)或相对于c面具有10°以下偏离角的结晶面作为生长表面准备籽晶，并在籽晶的生长表面上生长碳化硅单晶(参见例如日本特开2004-323348号公报(下文中称作专利文献1))。当在这种籽晶的生长表面上生长碳化硅单晶时，在已生长的碳化硅单晶的表面的中央部附近形成(0001)小平面。

在专利文献1中，为了防止形成异质多形态晶体或不同表面取向的晶体并防止产生螺旋位错，准备包含能够产生螺旋位错的区域的位错控制籽晶，并在所述位错控制籽晶上生长碳化硅单晶。此外，在专利文献1中的生长碳化硅单晶的步骤中，在碳化硅单晶的表面上形成c面小平面，并以(0001)小平面叠盖螺旋位错产生区域的方式生长碳化硅单晶。根据专利文献1，通过以如上所述的方式生长碳化硅单晶，能够抑制异质多形态晶体或不同表面取向晶体的形成并能够异质在碳化硅单晶中产生螺旋位错。专利文献1还建议，在生长碳化硅单晶的步骤中，通过控制反应气体的浓度分布或通过控制籽晶的温度分布，对(0001)小平面的位置进行调节以叠盖螺旋位错产生区域。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本特开2004-323348号公报

发明内容

技术问题

与碳化硅单晶表面的其他部分相比，氮(N)在晶体生长期间相对更易于被引入到碳化硅单晶表面上的(0001)小平面内。因此，在生长碳化硅单晶期间，在其上已经形成(0001)小平面的表面下面的区域中形成氮浓度高于其他区域中的高浓度氮区域。期望的是，在锭和由锭形成的衬底中，碳化硅中的氮浓度尽可能均匀，因为其对碳化硅单晶的诸如导电性和光透过性的特性有影响。然而，在利用常规方法形成的碳化硅锭中，未对(0001)小平面的布置和尺寸进行特别调整以得到具有均匀氮浓度的锭和衬底。由此，在制得的碳化硅锭中，尽管可以将(0001)小平面布置在靠近锭端部的位置，但在锭内部形成特定尺寸的高浓度氮区域。结果，将高浓度氮区域布置在从锭切出的衬底中具有均匀氮浓度的区域(即高浓度氮区域之外的区域)中。即，常规上难以形成具有均匀氮浓度的区域以作为碳化硅衬底中包含衬底中心区域的大区域。

为了解决这种问题而完成了本发明，且本发明的目的是提供一种具有均匀特性的碳化硅衬底和碳化硅锭以及制造所述碳化硅衬底和所述碳化硅锭的方法。

解决问题的技术方案

本发明人基于碳化硅晶体生长的详细研究而完成了本发明。即，发明人发现，当将在相对于(0001)面的规定方向(偏离角方向)上具有0.1°以上且10°以下、更优选1°以上且10°以下的偏离角的碳化硅衬底用作底部衬底(籽晶衬底)，并在所述底部衬底的表面上生长碳化硅单晶时，通过调节底部衬底的偏离角方向和偏离角并进一步调节生长晶体的步骤中的加工条件，可在生长表面的端部处形成在已生长的碳化硅单晶的生长表面上形成的(0001)小平面，并可进一步形成尺寸与底部衬底的平面尺寸相比足够小的(0001)小平面。因此，在形成的碳化硅单晶中，能够降低位于(0001)小平面下面的部分(高浓度氮区域)的比例，由此形成具有相对低氮浓度的大区域。基于这些发现，根据本发明的制造碳化硅锭的方法包括：准备底部衬底的步骤，所述底部衬底由单晶碳化硅制成并在偏离角方向上具有0.1°以上且10°以下、更优选1°以上且10°以下的偏离角，所述偏离角方向是相对于(0001)面的<11-20>方向或<1-100>方向；以及在所述底部衬底的表面上生长碳化硅层的步骤。在所述生长碳化硅层的步骤中，在上游侧的端部处在已生长的所述碳化硅层的表面上形成具有(0001)小平面的区域，所述上游侧为在所述偏离角方向上在所述底部衬底的<0001>方向轴与所述底部衬底的所述表面之间相交的角为锐角的一侧。