CN115023802B 包含在SiC制载体衬底上的单晶SiC制薄层的复合结构的制造方法 （索泰克公司）

FR20030242020.03.22022.07.29PCT/FR2021/050046202WO2021/191511FR2021.09.30包含在SiC制载体衬底上的单晶SiC制薄层复合结构包含在由碳化硅制成的载体衬底上设将轻物质离子注入供体衬底中以形成隐埋脆性少部分非晶的SiC基质形成，并且具有小于或等21.一种制造复合结构(1)的方法，所述复合结构(1)包含在由碳化硅制成的载体衬底b)将轻物质离子注入供体衬底(111)中以形成隐埋脆性平面(12)的步骤，所述隐埋脆性平面(12)界定所述隐埋脆性平面(12)与所述供体衬底(111)的自由表面之间的薄层-在低于900℃的温度下进行直接液体喷射化学气相沉积以形成载体层(20')，所述载-在小于或等于1000℃的温度下对所述载体层(20')进行结晶热处理以形成结晶载体d)沿所述隐埋脆性平面(12)分离的步骤，从而一方面形成e)对所述复合结构(1)进行机械和/或化学处理6.如前述权利要求中任一项所述的制造方法，其中，步骤c)中的沉积在100℃至800℃或者甚至优选200℃至600℃的温度下进行。7.如前述权利要求中任一项所述的制造方法，其8.如前述权利要求中任一项所述的制造方法，其中，a”)在初始衬底(11)上外延生长单晶碳化硅供体层(110)以形成12.如前述权利要求中任一项所述的制造方法，其中，所述外延生长步骤a”)在高于314.如前述权利要求中任一项所述的制造方法，其包括对所述供体衬底的其余部分4包含在SiC制载体衬底上的单晶SiC制Transactions,86(5)3-21,2018)在通过用氩轰击而活化待组装表面后实施直接键合(SAB：到所述非晶层中以恢复其电气性质。这种方法的主要缺点是其复杂性和随之而来的其成[0009]-在供体衬底的正面上沉积金属(例如钨或钼)层，以形成具有足够厚度的载体衬5[0011]然而，当形成载体衬底的材料是需要在高于1200℃的温度(制造p-SiC的通常温面中存在的空腔的生长动力学比p-SiC层的生长动力学更快，并且在起泡开始发生之前未及一种制造复合结构的方法，该复合结构包括在由SiC制成的较低品质载体衬底上的由c-[0020]-在小于或等于1000℃的温度下对载6[0035]·该方法包括对所述供体衬底的其余部分进行再处理以将其作为初始衬底或作衬底20上设置的由单晶碳化硅制成的薄层10(图1)。载体衬底20有利地为多晶的(“p-SiC”[0053]该方法首先包括提供由单晶碳化硅制成的供体衬底111的步骤a)。在整个说明书7糙度有利地选择为小于1nmRa(平均粗糙度)，其通过原子力显微镜(AFM)在20微米×20微[0055]根据有利的实施方式，步骤a)包括提供由单晶碳化硅制成的初始衬底11的步骤是氮，并且掺杂剂可以可选地为P型。可选择具有通常小于或等于3000/cm2的低基面位错为在由c-SiC制成的层或衬底中存在各种广延缺陷。这些广延缺陷可能影响元件的性能品[0060]供体层110中的BPD缺陷的低含量通过促进初始衬底11中存在的BPD缺陷转化为刃大的生长速率(通常大于5μm/h)并最后选择单晶转化层13的生长条件，使前体流中的C/Si[0062]然后可以进行所述转化层13上的供体层110的外延生长(图3b)。根据该具体实施包括在转化层和有源层之间引入复合层(氮掺杂超过1E18原子/cm3)。该层可以以10μm的厚度和大于5E18/cm3的浓度为代价，相对于不包括该复合层的基础结构将空穴存在的概率降[0063]应注意，旨在消除在初始衬底11的正面11a上可能存在的所有或部分颗粒状金属或有机污染物或原生氧化物层的常规清洁或蚀刻顺序可在外延生长步骤aⅡ)之前和/或之8界定所述隐埋脆性平面12与所述供体衬底111的自由表面[0074]DLI-CVD沉积技术在供应的材料(前体)和达到的沉积厚度之间提供了良好的产[0076]DLI-CVD沉积技术记载于GuilhaumeBoisselier的论文(2013,“chimiqueenphasevapeurdecarburesdechrome,desiliciumetd'hafniumassistépar[0078]沉积的载体层20'形成包含非晶SiC的SiC基9积更厚的载体层20'。在沉积层20'的结晶热处理过程中产生的裂纹尺寸的优点，该处理将会在说明书的后文中之，进行步骤c)使得最终复合结构1中的供体衬底111与载体衬底20之间的界面是导电的：111的自由面11a上存在的原生氧化物的去除通过HF(氢氟酸)脱氧经由湿法或干法途径进标掺杂水平和电导率(以各种剂量)引入掺杂[0086]可以使用用于同时处理多个结构(分批退火)的常规炉来[0088]最后，还可以设想在DLI沉积室中原位进行结晶热处理，持续约几分钟的典型时[0089]沉积的载体层20'的相对较低的厚隐埋脆性平面12中存在的空腔的临界密度和尺寸[0091]如图2c(i)中可见，第一载体层20'在第一DLI-CVD沉积期间沉积在供体衬底111二DLI-CVD沉积：这因此使第二表面载体层20'以及裂纹2'填充有与所述第二层20'相同的(vi)显示了其中的三个步骤，但完全可以设想进行2至10个或甚至几-1-1以为950℃至1200℃,优选1000℃至1200℃。[0106]根据另一个实施方式，分离步骤d)可以在步骤c)的最后(第n次)结晶退火期间进[0108]如本身已知的，在分离步骤d)结束时，复合结构1的薄层10的自由面10a具有5至[0111]此外，步骤e)可以包括对载体衬底20的背面20b的机械化学抛光(MCP)和/或化学处理还可以改善所述载体衬底20的厚度均匀性以及其背面20b的粗糙度。期望粗糙度小于0.5nmRMS(用原子力显微镜(AFM)在20微米×20微米的视场上测得)以制造垂直元件，为[0112]应注意，施加到载体衬底20的背面20b的这些处理可以可选地刚好在分离步骤d)[0113]在该步骤e)期间还可以对复合结构1的边缘进行抛光或研磨，以使其圆形轮廓的[0114]根据有利的实施方式，机械化学处理步骤e)包括对复合结构1的正面10a和背面以不同，c-SiC表面和p-SiC表面的光滑通常需要不同的耗材。当载体衬底20由p-SiC制成石纳米颗粒)的浓度和物理性质等抛光参数以突[0116]本发明的方法可以包括在复合结构1的薄层10上外延生长单晶碳化硅的其他层10'的第二步骤f)(图2f)。当制造元件需要相对较大厚度(通常为约5至50微米)的工作层[0117]可以选择限制在该步骤f)期间施加的温度，从而限制由于复合结构1而在工作层分保持在供体衬底的其余部分111'上。因此，当供体层10的该部分不足以[0122]根据一个非限制性实施例，在制造方法的[0124]在外延室中进行生长，温度为1650℃,使用诸如硅烷(SiH4)和丙烷(C3H8)或乙烯[0125]氢离子以150keV的能量和6E16H+/cm2的剂量通过供体层110的此在初始衬底11中约800nm的深度处产生[0128]然后在氮气或氩气的中性气氛下对堆叠体211施加800℃的第一次结晶退火操作，[0129]在与第一次沉积相同的条件下，在第一结晶载体层20Ⅱ上进行第二次DLI-CVD沉[0131]在第二结晶载体层20Ⅱ上进行第三次DLI-CVD沉积，随后进行第三次结晶退火操[0136]然后对由供体衬底111和载体衬底20形成的堆叠体施加1000℃退火50分钟。在所体衬底20形成的复合结构1与供体衬底的其余部[0138]然后进行一次或多次机械化学抛光操