[发明专利]碳化硅晶种及其制造方法、碳化硅晶体的制造方法

说明书

本发明提供一种碳化硅晶种及其制造方法、及碳化硅晶体的制造方法。碳化硅晶种具有硅面、以及相对硅面的碳面，其中硅面的基面位错密度BPD1与所述碳面的基面错位密度BPD2之间的差异比D满足下述式(1)：D＝(BPD1‑BPD2)/BPD1≤25％(1)。

技术领域

本发明涉及一种半导体晶种及其制造方法、及半导体晶体的制造方法，尤其涉及一种碳化硅晶种及其制造方法、碳化硅晶体的制造方法。

背景技术

在半导体产业中，制造晶圆的方法包括先形成晶体，接着将晶体切片以获得晶圆。晶体例如是在高温的环境中制造。在常见的晶体制造方法中，晶种被置放于高温炉中，晶种接触气态或液态的原料，并形成半导体材料于晶种的表面，直到获得具有预期尺寸的晶体为止。晶体可以视制造方式与制造原料而有不同的结晶构造。

在长晶的制作过程中，晶种的质量是攸关所成长出晶体质量的关键因素。举例来说，以碳化硅晶种为例，倘若碳化硅晶种质量不佳，将导致于晶体生长过程中因成长方向不一而产生很多缺陷，并影响良率。

此外，碳化硅晶体成长时晶种为必备的材质，但现有技术中，碳化硅晶种被使用来成长完碳化硅晶体然后，由于碳化硅晶种及其周边的缺陷较多且应力较大，所以通常该碳化硅晶种无法再重复使用，导致长晶的制造成本增加。

发明内容

本发明提供一种碳化硅晶种，其相对两表面的基面位错(basal planedislocations；BPD)密度差异比低，可以让晶体成长方向较一致，能降低从其成长得到的碳化硅晶体的结构缺陷，并能重复使用，降低碳化硅的长晶成本。

本发明另提供一种碳化硅晶种的制造方法，其用以形成上述碳化硅晶种，藉此所形成的晶体经加工后能够作为另一碳化硅晶体制造过程中的碳化硅晶种，使得所制得的碳化硅晶种可被重复使用，因此能减少长晶成本。

本发明再提供一种碳化硅晶体的制造方法，其为利用上述碳化硅晶种来成长缺陷少高质量的碳化硅晶体。

本发明的碳化硅晶种具有硅面、以及相对硅面的碳面，其中硅面的基面位错密度BPD1与碳面的基面位错密度BPD2之间的差异比D满足下述式(1)：

D＝(BPD1-BPD2)/BPD1≤25％ (1)。

根据本发明的实施例，硅面与碳面之间的基面位错密度差异比D较佳为20％以下，更佳为15％以下。

本发明提供一种形成上述碳化硅晶种的制造方法，其包括下述步骤：将含碳化硅原料放置于坩埚内；将碳化硅晶种放置于坩埚顶部；对碳化硅原料加热，于坩埚内形成热场，使碳化硅原料在坩埚的热场中升华，其中在坩埚中热场的径向温度梯度大于等于5℃/cm且小于等于50℃/cm；升华后的碳化硅在接触放置于坩埚顶部的晶种后成长为碳化硅单晶；持续使碳化硅单晶生长于晶种上，以获得碳化硅晶体；以及将所获得的碳化硅晶体经过加工后形成多个碳化硅晶种，其中所述多个碳化硅晶种包括满足D为25％以下的上述碳化硅晶种。

本发明提供一种形成上述碳化硅晶种的制造方法，其包括下述步骤：将含碳化硅原料放置于坩埚内；将碳化硅晶种放置于坩埚顶部；对碳化硅原料加热，于坩埚内形成热场，使碳化硅原料在坩埚的热场中升华，其中在坩埚中热场的径向温度梯度大于等于5℃/cm且小于等于50℃/cm；升华后的碳化硅在接触放置于坩埚顶部的晶种后成长为碳化硅单晶；持续使碳化硅单晶成长于晶种上，以获得碳化硅晶体，其中位于坩埚顶部的碳化硅晶种为第一晶种，利用第一晶种成长所获得的碳化硅晶体经加工后满足硅面与碳面的基面位错密度差异比D≤25％者作为第二晶种，第二晶种的制造方法还包括下述步骤：将第二晶种放置于坩埚顶部，使碳化硅单晶生长于第二晶种上，以成长第N个碳化硅晶体；以及重复使用第二晶种，以于第二晶种上成长第N+1个碳化硅晶体。