[发明专利]稳定的高掺杂碳化硅

说明书

描述了稳定的高掺杂碳化硅。使用化学气相沉积在基材上生长碳化硅晶体，使得碳化硅晶体包括掺杂剂与该应变补偿组分。该应变补偿组分可以是等电子元素和/或具有与掺杂剂相同的多数载流子类型的元素。该碳化硅晶体可以随后切割成碳化硅晶片。在一些实施方案中，该掺杂剂为n型，且该应变补偿组分选自锗、锡、砷、磷及其组合。在一些实施方案中，该应变补偿组分包含锗，且该掺杂剂为氮。

发明背景

碳化硅(SiC)表现出许多吸引人的电学和热物理性质。碳化硅因其物理强度和对化学侵蚀的高耐受性而特别有用。碳化硅还具有优异的电子性质，包括辐射硬度、高击穿电场、相对宽的带隙、高饱和电子漂移速度、高温操作以及在光谱的蓝色、紫色和紫外区域中高能光子的吸收和发射。SiC的一些性质使其适于制造高功率密度固态器件。

SiC通常通过晶种升华生长法制造。在典型的碳化硅生长技术中，基材和源材料均放置在反应坩埚内部。在加热坩埚时产生的热梯度促使材料从源材料气相移动到基材上，随后在基材上冷凝并实现大块晶体生长。

已知可以将杂质作为掺杂剂引入SiC，这些掺杂剂可以调节某些性质。如果SiC如上文所述在升华生长法中制得，掺杂剂可以以多种方式引入该室，使得掺杂剂会存在于由该方法制得的SiC晶体中。控制该方法以提供适于特定应用的掺杂剂的合适浓度。

发明概述

本发明的实施方案使用应变补偿组分以允许高掺杂，从而在SiC晶体和晶片中实现高导电性。在一些实施方案中，制造SiC晶体的方法包括将籽晶放置在生长区中并将源材料定位在生长区中，其中该源材料包括掺杂剂和所述应变补偿组分。该SiC晶体在籽晶上生长，使得SiC晶体包括该掺杂剂与该应变补偿组分。该SiC晶体随后可以切割成SiC晶片。该应变补偿组分可以是向SiC晶格中引入对抗应变(opposng strain)以使总净应变降低的任何元素。为此，该应变补偿元素的浓度可以是掺杂剂浓度的1％至20％。在一些实施方案中，该浓度将为1％至180％。在一些实施方案中，该浓度将为3％至120％。在一些实施方案中，该浓度将为5％至100％。在一些实施方案中，该浓度将为20％至100％。