CN115088063B 用于制造包括位于由SiC制成的载体衬底上的由单晶SiC制成的薄层的复合结构的方法 （Soitec公司）

FR20030262020.03.22022.08.16PCT/FR2021/050047202WO2021/191512FR2021.09.30CA2233115A1,1998.09.27用于制造包括位于由SiC制成的载体衬底上本发明涉及一种用于制造包括布置在由碳化硅制成的载体衬底上的由单晶碳化硅制成的单晶SiC制成的供体衬底的步骤a)，所述供体衬底包括通过在初始衬底上进行外延生长而产生所述掩埋脆弱平面与所述供体层的自由表面之间界定薄层，依次形成n个载体层的步骤c)，其在介于400℃和1100℃之间的温度下的化学气相同的温度下执行n次化学气相沉积，沿着掩埋脆体衬底的剩余部分，对复合结构进行机械处理21.一种用于制造包括布置在由碳化硅制成的载体衬底(20)上的由单晶碳化硅制成的提供由单晶碳化硅制成的供体衬底(111)的步骤a)，所述供体衬底(111)置在供体层(110)上，并且形成载体衬底(2沿着掩埋脆弱平面(12)分离的步骤d)，一方面为了形成包括载体衬底(20)上的薄层对复合结构(1)进行机械处理和/或化学处理的步骤e)，以使薄层(10)的自由表面2.根据前述权利要求所述的制造方法，其中，在介于600℃和900℃之间的温度下执行3.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，其4.根据前述权利要求中的一项所述的制造方法，其中，步骤5.根据权利要求1至3中的一项所述的制造方法6.根据前述权利要求中的一项所述的制造方法，其中，在步骤c)中沉积的n个载体层延生长在大于1200℃,优选地介于1500℃和1650℃之间的温度下执行。(20')的步骤中的至少一个步骤包括在所述步骤的化学气相沉积之后执行的退火，退火的温度高于沉积温度并且低于易于导致步骤d)的分离3前表面(10a)和后表面(20b)同时进行14.根据前述权利要求中的一项所述的制造方法，其包括为了重新用作初始衬底(11)或供体衬底(111)的目的而对供体衬底的剩余部分(114管理更高的功率密度，并且具有更小的有源区尺寸。为了进一步限制SiC上功率器件的尺[0004]然而，旨在用于微电子行业的单晶SiC衬底仍然昂贵并且难以以较大的尺寸进行较低的载体衬底上的由单晶SiC制成的薄层。一种公知的薄层转移解决方案是SmartCutTM如可以制造包括由单晶SiC(c-SiC)制成的薄层的复合结构，所述薄层是从由c-SiC制成的[0005]源自这一工艺的各种方法在现有技术中也是已知的。例如，F.Mu等人的(ECS的由c-SiC制成的薄层的复合结构的方法，所述金属载体衬底的热膨胀系数与所述薄层的5[0009]-在供体衬底的前表面上沉积例如由钨或由钼制成的金属层，以形成具有足够的[0011]然而，当形成载体衬底的材料是需要在1200℃以上的温度(制造p-SiC的通常温平面中的空腔的生长动力学比由p-SiC制成的层的生长动力学更快，并且在出现起泡现象(与空腔正上方的层的变形有关)之前没有达到硬化效果所[0012]无论使用何种层转移技术，额外形成的问题都在于提供包括质量非常高的由c-影响旨在所述薄层上制备的功率器件的性能质[0014]本发明涉及现有技术的替代解决方案，并且旨在完全地或者部分地克服上述缺[0015]本发明涉及一种用于制造包括布置在由碳化硅制成的载体衬底上的由单晶碳化[0021]根据单独得到的或根据任何技术上可得到的组合的本发明的其他有利的和非限6[0034]·制造方法包括为了重新用作初始衬底或供体衬底的目的而对供体衬底的剩余[0035]本发明的其他特征和优点将从以下将参考所附附图的本[0048]本发明涉及一种用于制造包括布置在由碳化硅制成的载体衬底20上的由单晶碳7[0049]所述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)。在接下来的利地选择为小于1nmRa(平均粗糙度)，其是通过原子力显微镜(atomicforce[0051]供体衬底111还包括由c‑SiC制成的供体层110，其通过在初始衬底11上进行外延生长而产生。执行外延生长步骤以使供体层110展现出比初始衬底11的晶体缺陷密度更低以选择展现出较低的基平面位错型缺陷或BPD型缺陷的密度(通常小于或等于3000/cm2)的[0053]为了满足旨在所述薄层10上制备的垂直组件所需的规格，供体层110展现出优于[0055]为此，供体层110的外延生长在大于1200℃(优选地介于1500℃和1650℃之间)的[0056]通过有利于将初始衬底11中存在的BPD缺陷转换为外延层刃位错(threading[0058]随后可以在所述转换层13上执行供体层110的外延生长(图3b)。根据这一具体的(空穴到达BPD/TED转换点以下的概率)可以忽略不计(<0.1％)，单晶转换层138至复合结构1中。旨在减少双极性退化的现有技术包括在转换层和有源层之间并入重组层[0060]根据本发明的制造方法还包括将轻实体离子注入供体层110，向下至代表薄层10[0064]应当注意，可以在离子注入步骤之前将保护层沉积在供体层110的自由表面11a[0066]每个形成步骤包括化学气相沉积(CVD)以形成由多晶碳化[0067]每个CVD沉积在介于400℃和1100℃之间的温度下执行，并且优选地在介于600℃和900℃之间的温度下，实际上甚至有利地在介于700℃和800℃之间的温度下执行。有利9的温度执行的随后的沉积也使得可以恢复(至少部分1000℃至700℃的温度范围内依次执行三至五次沉积。[0076]这一第二实施方案旨在将结晶质量非常好的第一载体层20'且低于在随后的沿着掩埋脆弱平面12分离的步骤d)的过程中可能施加的骤期间施加至堆叠211的热预算都小于导致在掩埋脆弱平面12中生长空腔(其可能使上述形成的薄层10和n个载体层20'变形)[0079]此外，在形成载体层20'的n个步骤期间施加至[0080]所述方法的步骤c)有利地限定了供体层110与第一次CVD沉积期间沉积的第一载干法路线执行存在于供体层110的自由表面11a上的cm3与1E22/cm3之间的N型或P型掺杂剂浓度。将要沉积的接下来的载体层20'可以展现出不[0083]有利地确定步骤c)的沉积参数，以使所述载体衬底20展现出良好的导电性(即小离温度下对堆叠211应用热处理来执行分离步骤d)。这是因为存在于掩埋脆弱平面12中的于5nmRMS和100nmRMS之间的表面粗糙度(通过利用原子力显微镜(AFM)以20微米×20微[0092]步骤e)可以包括对薄层10的自由表面10a进行化学机械抛光(chemical[0093]此外，步骤e)可以包括对载体衬底20的后表面20b的化学机械抛光(CMP)和/或化学处理(蚀刻或清洁)和/或机械处理(研磨)。这种处理使得可以提高所述载体衬底20的厚[0094]应当注意，施加至载体衬底20的后表面20b的这些处理可以可选地在分离步骤d)学蚀刻或机械抛光(或机械研磨)的污染或限制[0095]在这一步骤e)期间还可以对复合结构1的边缘执行抛光或研磨，以使其圆形轮廓力、浓度和磨料的物理性质(即金刚石纳米颗粒的直径在大约10nm和1μm之间)的抛光参数下进行热处理大约一小时并且最多至几小时的步骤e')。这一步骤的目的是通过修复仍然存在于薄层10中和/或薄层10上的结构或表面缺陷而使复合结构1稳定，并且如果合适的[0098]根据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附加低的温度下，以限制由于复合结构1的异质材料而在工作层100(其对应于薄层10和附加层[0099]最后，制造方法可以包括为了重新用作初始衬底11或供体衬底111的目的而对供和/或通过机械研磨，和/或通过干法或湿法化学蚀刻来对表面110'a(图2d)的一种或多种[0102]在由c-SiC制成的供体层110的外延生长之前，在初始衬底11上执行RCA类型的传[0104]通过供体层110的自由表面以150keV的能量和6E16H+/cm2的掺入量执行