本发明专利技术涉及SiC外延晶片及其制造方法。本发明专利技术的目的在于提供高浓度层的n型掺杂浓度的面内均匀性高的SiC外延晶片。本发明专利技术的SiC外延晶片具备SiC单晶基板和设在所述SiC单晶基板上的高浓度层，所述高浓度层的n型掺杂浓度的平均值为1
【技术实现步骤摘要】
SiC外延晶片和SiC外延晶片的制造方法
[0001]本专利技术涉及SiC外延晶片及其制造方法。
[0002]本申请基于2020年11月12日在日本提出申请的特愿2020
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188693号主张优先权，将其内容引用于此。
技术介绍
[0003]碳化硅(SiC)与硅(Si)相比，绝缘击穿电场大1位数，带隙大3倍，且热传导率高3倍左右。因此，碳化硅(SiC)有望应用于功率器件、高频器件、高温工作器件等。
[0004]为了促进SiC器件的实用化，要求确立高品质且低成本的SiC外延晶片和外延生长技术。
[0005]SiC器件使用SiC外延晶片形成，该SiC外延晶片具备SiC基板和层叠于所述SiC基板上的外延层。SiC基板是对采用升华再结晶法等生长出的SiC的块状单晶进行加工而得到的。外延层采用化学气相生长法(Chemical Vapor Deposition：CVD)等制作，成为器件的耐压维持区域。
[0006]更具体而言，外延层以从(0001)面向<11
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20>方向具有偏角的面为生长面，形成在SiC基板上。外延层在SiC基板上阶流生长(从原子台阶横向生长)，成为4H
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SiC。
[0007]在SiC外延晶片中，作为在SiC器件中引起致命缺陷的器件致命缺陷之一，已知基面位错(Basal plane dislocation：BPD)。例如，在双极器件中以正向流通电流时，通过流动的载流子的再结合能，从SiC基板继承到外延层的基面位错的部分位错移动、扩展，换言之，基面位错伸长并扩展，形成高电阻的堆垛层错。并且，如果在器件内产生高电阻部，则会引起器件的可靠性降低(正向劣化)。因此，一直以来在进行着继承到外延层上的基面位错的降低。
[0008]再者，SiC基板中的大多数基面位错在形成外延层时能够转换为不产生缺陷扩展的贯通刃状位错(Threading edge dislocation：TED)(专利文献1)。
[0009]但是，近年来已弄清在以正向流通大电流的情况下，在SiC基板与外延层的界面转换为贯通刃状位错的基面位错也会在外延层中扩展为堆垛层错(Stacking Fault：SF)。因此，预计今后会扩大市场的大电流功率器件，仅靠将基面位错转换为贯通刃状位错无法充分抑制堆垛层错的形成，始终存在着器件的可靠性恶化的担忧。
[0010]专利文献2公开了通过在SiC外延晶片内，在通常的外延层以外进一步形成杂质浓度高的外延层，来提高从SiC单晶基板与外延层的界面的基面位错向贯通刃状位错的转换效率。通过提高基面位错的转换效率，能够抑制基面位错的伸长和扩展。基面位错的伸长和扩展是器件正向劣化的原因。因此，形成高杂质浓度的外延层被认为是用于抑制使用SiC外延晶片的SiC器件的正向劣化的有力解决方案。
[0011]专利文献3公开了一种使低浓度层的掺杂浓度的面内均匀性良好的制造方法。但是，其并未提到高浓度层的掺杂浓度的面内均匀性。
[0012]现有技术文献
[0013]专利文献1：日本特开2009
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88223号公报
[0014]专利文献2：国际公开第2017/094764号
[0015]专利文献3：日本专利第6386706号公报
技术实现思路
[0016]本专利技术人发现，在制作具备SiC单晶基板和通常的外延层、且在它们之间还具备n型的高掺杂浓度的外延层(高浓度层)的SiC外延晶片时，存在所述n型的高掺杂浓度的外延层(高浓度层)的n型的掺杂浓度的面内均匀性(在此，本说明书中，所谓掺杂浓度的面内均匀性是指“(掺杂浓度的最大值－掺杂浓度的最小值)的绝对值/掺杂浓度的平均值”)恶化这样以往未知的课题。并且，进行专心研究的结果，想到了解决上述课题的本专利技术。
[0017]本专利技术是鉴于上述状况而完成的，其目的在于提供高浓度层的n型掺杂浓度的面内均匀性高的SiC外延晶片。
[0018]为了解决上述课题，本专利技术提供以下的手段。
[0019](1)本专利技术第一方案的SiC外延晶片，具备SiC单晶基板和设在所述SiC单晶基板上的高浓度层，所述高浓度层的n型掺杂浓度的平均值为1
×
10
18
/cm3以上且1
×
10
19
/cm3以下，并且掺杂浓度的面内均匀性的值为30％以下。
[0020]上述第一方案优选包含以下特征。以下特征可以彼此组合1个以上。
[0021](2)根据上述方案的SiC外延晶片可以是：所述高浓度层是缓冲层，在所述缓冲层上具备漂移层，所述漂移层的掺杂浓度的平均值低于所述缓冲层的掺杂浓度的平均值。
[0022](3)根据上述方案的SiC外延晶片可以是：所述高浓度层的所述面内均匀性的值为20％以下。
[0023](4)根据上述方案的SiC外延晶片可以是：所述高浓度层的所述面内均匀性的值为10％以下。
[0024](5)根据上述方案的SiC外延晶片可以是：直径为150mm以上。
[0025](6)所述面内均匀性的值可以是通过((掺杂浓度的最大值－掺杂浓度的最小值)的绝对值/掺杂浓度的平均值)的式子而得到的。
[0026](7)可以是：所述SiC外延晶片包含SiC外延层，所述SiC外延层包含所述高浓度层。
[0027](8)可以是：所述SiC外延层包含所述高浓度层和设在所述高浓度层上的漂移层，所述漂移层的掺杂浓度的平均值低于所述高浓度层。
[0028](9)所述掺杂浓度可以是N的掺杂浓度。
[0029](10)本专利技术第二方案的制造方法包括：
[0030]准备化学气相生长用装置的工序；以及
[0031]在所述化学气相生长用装置中，通过外延生长在SiC单晶基板上形成膜的膜形成工序，
[0032]通过所述膜形成工序来得到SiC外延晶片，所述SiC外延晶片具备所述SiC单晶基板和设在所述SiC单晶基板上的高浓度层，所述高浓度层的n型掺杂浓度的平均值为1
×
10
18
/cm3以上且1
×
10
19
/cm3以下，并且掺杂浓度的面内均匀性的值为30％以下。
[0033]上述第二方案优选包含以下特征。以下特征可以彼此组合1个以上。
[0034](11)优选所述膜形成工序包括：使Si系原料气体和C系原料气体、以及掺杂气体在
所述SiC单晶基板上流动，形成作为所述高浓度层的外延膜的工序，
[0035]所述外延膜是在所述膜的n型掺杂浓度的平均值为1
×
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/cm3以上且1
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/cm3以下的条件下，并且在所述C系原料气体中的C原子相对于所述Si系原料气体中的Si原子的摩尔比即C/Si比为1.1以上且1.7以下的条件下形成的。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种SiC外延晶片，具备SiC单晶基板和设在所述SiC单晶基板上的高浓度层，所述高浓度层的n型掺杂浓度的平均值为1
×
10
18
/cm3以上且1
×
10
19
/cm3以下，并且掺杂浓度的面内均匀性的值为30％以下。2.根据权利要求1所述的SiC外延晶片，所述高浓度层是缓冲层，在所述缓冲层上具备漂移层，所述漂移层的掺杂浓度的平均值低于所述缓冲层的掺杂浓度的平均值。3.根据权利要求1所述的SiC外延晶片，所述高浓度层的所述面内均匀性的值为20％以下。4.根据权利要求1所述的SiC外延晶片，所述高浓度层的所述面内均匀性的值为10％以下。5.根据权利要求1所述的SiC外延晶片，所述晶片的直径为150mm以上。6.根据权利要求1所述的SiC外延晶片，所述面内均匀性的值是通过((掺杂浓度的最大值－掺杂浓度的最小值)的绝对值/掺杂浓度的平均值)的式子而得到的。7.根据权利要求1所述的SiC外延晶片，所述SiC外延晶片包含SiC外延层，所述SiC外延层包含所述高浓度层。8.根据权利要求7所述的SiC外延晶片，所述SiC外延层包含所述高浓度层和设在所述高浓度层上的漂移层，所述漂移层的掺杂浓度的平均值低于所述高浓度层。9.根据权利要求1所述的SiC外延晶片，所述掺杂浓度为N的掺杂浓度。10.一种SiC外延晶片的制造方法，包括：准备化学气相生长用装置的工序；以及在所述化学气相生长用装置中，通过外延生长在SiC单晶基板上形成膜的膜形成工序，通过所述膜形成工序来得到SiC外延晶片，所述SiC外延晶片具备所述SiC单晶基板和设在所述SiC单晶基板上的高浓度层，所述高浓度层的n型掺杂浓度的平均值为1
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/cm3以上且1
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/cm3以下，并且掺杂浓度的面内均匀性的值为30％以下。11.根据权利要求10所述的SiC外延晶片的制造方法，所述膜形成工序包括：使Si系原料气体和C系原料气体、以及掺杂气体在所述SiC单晶基板上流动，形成作为所述高浓度层的外延膜的工序，所述外延膜是在所述膜的n型掺杂浓度的平均值为1
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/cm3以上且1
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/cm...
【专利技术属性】
技术研发人员：石桥直人，深田启介，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：
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