[发明专利]碳化硅外延基板

说明书

技术领域

本公开涉及碳化硅外延基板。

背景技术

日本特开2014-17439号公报(专利文献1)公开了可以用于碳化硅的外延生长的CVD(化学气相沉积)装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-17439号公报

发明内容

本公开的碳化硅外延基板包含：碳化硅单晶基板；和在所述碳化硅单晶基板上的外延层。所述碳化硅单晶基板具有100mm以上的直径。所述外延层具有10μm以上的厚度。所述外延层具有1×10¹⁴cm^-3以上且1×10¹⁶cm^-3以下的载流子浓度。所述外延层的面内的载流子浓度的标准偏差对所述面内的载流子浓度的平均值的比率为10％以下。所述外延层具有主表面。所述主表面在三维表面粗糙度测量中具有0.3nm以下的算术平均粗糙度Sa。在所述主表面中，源于贯通螺旋位错的凹坑的面密度为1000个cm^-2以下。所述凹坑各自具有自所述主表面起算8nm以上的最大深度。

附图说明

图1为显示载流子浓度的测量点的示意图。

图2为显示本公开中的碳化硅外延基板的构造的示意剖视图。

图3为显示凹坑的平面形状的第一例的概略示意图。

图4为显示凹坑的平面形状的第二例的概略示意图。

图5为显示凹坑的平面形状的第三例的概略示意图。

图6为示意性显示本公开中的碳化硅外延基板的制造方法的流程图。

图7为CVD设备的示意侧面透视图。

图8为沿图7的VIII-VIII线的示意剖视图。

图9为显示基座周围的构造的示意平面图。

图10为显示外延层的直径方向上的氮浓度分布的第一例的图。

图11为显示基座周围的构造的示意剖视图。

图12为显示外延层的直径方向上的氮浓度分布的第二例的图。

具体实施方式

[本公开的实施方式的说明]

[第一实施方式]

首先，列出并说明本公开的第一实施方式。

[1]本公开的碳化硅外延基板包含：碳化硅单晶基板；和在所述碳化硅单晶基板上的外延层。所述碳化硅单晶基板具有100mm以上的直径。所述外延层具有10μm以上的厚度。所述外延层具有1×10¹⁴cm^-3以上且1×10¹⁶cm^-3以下的载流子浓度。所述外延层的面内的载流子浓度的标准偏差对所述面内的载流子浓度的平均值的比率为10％以下。所述外延层具有主表面。所述主表面在三维表面粗糙度测量中具有0.3nm以下的算术平均粗糙度Sa。在所述主表面中，源于贯通螺旋位错的凹坑的面密度为1000个cm^-2以下。所述凹坑各自具有自所述主表面起算8nm以上的最大深度。

本公开的碳化硅外延基板为同时具有外延层中的载流子浓度的面内均匀性和外延层的表面性质的基板。换句话说，在本公开的外延基板中，载流子浓度的面内均匀性高，外延层的表面粗糙度小，并且外延层的表面中的深凹坑的量减少。

在[1]中，面内的载流子浓度的标准偏差(σ)对面内的载流子浓度的平均值(ave)的比率(σ/ave)表示载流子浓度的面内均匀性。该比率越低，可以评价为载流子浓度的面内均匀性越高。载流子浓度表示通过汞探针型C-V测量装置测量的有效载流子浓度。假设探针的面积为0.01cm²。假设载流子浓度的平均值和标准偏差是基于面内的9个点处的测量结果来确定的。所述9个点在面内以十字状进行设定。

图1为显示载流子浓度的测量位置的示意图。如图1所示，在碳化硅外延基板100中，十字交叉点是碳化硅外延基板100的中心附近的测量点5中的一个。测量点5以基本上相等的间隔设置。

在上述[1]中，算术平均粗糙度Sa为国际标准ISO25178中定义的三维表面性质参数。算术平均粗糙度Sa为通过将算术平均粗糙度Ra扩展到平面而获得的粗糙度。例如，可以使用白光干涉显微镜等来测量算术平均粗糙度Sa。在测量时，假设要测量的面积为255μm见方。

在上述[1]中，各个凹坑为以沟槽状在外延层的表面中形成的微小缺陷。据认为凹坑源于外延层中的贯通螺旋位错、贯通刃型位错和贯通混合位错。在本说明书中，包含螺型位错分量的贯通混合位错也被认为是贯通螺旋位错。