包含稀土的SiC基板和SiC复合基板的制作方法

    专利2025-10-20  6


    本发明涉及包含稀土的sic基板和sic复合基板。


    背景技术:

    1、sic(碳化硅)作为能够以低损耗控制大电压和大功率的宽带隙材料而受到关注。特别是近年来,使用了sic材料的半导体功率器件(sic功率器件)与使用si半导体的半导体功率器件相比,在小型化、低消耗功率化以及高效率化方面表现优异,因此期待在各种用途中使用。例如,通过采用sic功率器件,能够使适用于电动汽车(ev)、插电式混合动力车辆(phev)的转换器、变换器、车载充电器等小型化而提高效率。

    2、为了制作sic功率器件,需要使sic单晶在sic单晶基板上外延生长。已有报道在作为sic单晶的生长方法已知的液相生长法中,为了提高作为液相使用的溶剂的碳溶解度、增加生长速度而优选使用y。例如,在专利文献1(日本特开2019-19037号公报)中,公开了使sic晶种的晶体生长面与包含si、y和c的溶液接触,使sic在该晶体生长面上生长晶体的sic单晶的制造方法,实现了兼顾sic单晶的晶体生长速度的提高和金属杂质(cr、ti)的浓度降低。另外,在该文献中,还记载了得到的sic单晶的y浓度可以为1×1014~5×1015/cm3。另外,在专利文献2(日本特开2012-46384号公报)中,公开了利用含有60at%以上的稀土元素的熔液的溶液生长法的sic单晶的制造方法。在该文献中,作为稀土元素的例子,记载了sc、y、la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb和lu,其中优选dy。

    3、现有技术文献

    4、专利文献

    5、专利文献1:日本特开2019-19037号公报

    6、专利文献2:日本特开2012-46384号公报


    技术实现思路

    1、通过如上所述使用稀土元素,能够提高sic单晶的品质,但仅仅如此并不足够。例如,如果在sic单晶中仅添加稀土元素(例如y),则由于晶格常数的变化而在晶体中产生应变、在晶体生长中宏观台阶(macrostep)巨大化而产生溶剂的卷入、异质多型等宏观缺陷,从而在磨削、研磨等加工中可能在sic基板中产生大量破裂、裂纹。

    2、本发明人等此次得到了如下见解:通过使包含稀土的sic基板以规定的浓度比含有硼(b),能够减少基板加工时的破裂和裂纹。

    3、因此,本发明的目的在于提供能够减少基板加工时的破裂和裂纹的包含稀土的sic基板。

    4、根据本发明的一个方面,提供一种包含稀土类的sic基板,其具备双轴取向sic层,所述双轴取向sic层的b的浓度cb相对于稀土元素的浓度cre的比cb/cre为1.0×10-2~1.0×105。

    5、根据本发明的另一个方面,提供一种sic复合基板,其具备sic单晶基板和所述sic单晶基板上的所述包含稀土的sic基板。



    技术特征:

    1.一种包含稀土的sic基板,其特征在于,具备双轴取向sic层,所述双轴取向sic层的b的浓度cb相对于稀土元素的浓度cre的比cb/cre为1.0×10-2~1.0×105。

    2.根据权利要求1所述的包含稀土的sic基板,其中,所述cb/cre为1.0×100~1.0×104。

    3.根据权利要求1或2所述的包含稀土的sic基板,其中,所述稀土元素的浓度cre为3.0×1013~9.0×1015atoms/cm3。

    4.根据权利要求1~3中任一项所述的包含稀土的sic基板,其中,所述稀土元素的浓度cre为1.0×1014~9.0×1015atoms/cm3。

    5.根据权利要求1~4中任一项所述的包含稀土的sic基板,其中,所述b的浓度cb为4.5×1014~1.0×1018atoms/cm3。

    6.根据权利要求1~5中任一项所述的包含稀土的sic基板,其中,所述b的浓度cb为1.0×1015~1.0×1018atoms/cm3。

    7.根据权利要求1~6中任一项所述的包含稀土的sic基板,其中,所述稀土元素为y和/或ce。

    8.根据权利要求1~7中任一项所述的包含稀土的sic基板,其中,所述稀土元素为y。

    9.根据权利要求1~8的任一项所述的包含稀土的sic基板,其中,所述双轴取向sic层沿c轴方向和a轴方向取向。

    10.一种sic复合基板,其特征在于,具备sic单晶基板和所述sic单晶基板上的权利要求1~9中任一项所述的包含稀土的sic基板。


    技术总结
    本发明提供一种能够减少基板加工时的破裂和裂纹的包含稀土的SiC基板。该包含稀土的SiC基板具备B的浓度C<subgt;B</subgt;相对于稀土元素的浓度C<subgt;RE</subgt;的比C<subgt;B</subgt;/C<subgt;RE</subgt;为1.0×10<supgt;‑2</supgt;~1.0×10<supgt;5</supgt;的双轴取向SiC层。

    技术研发人员:宫风里纱,松岛洁,吉川润
    受保护的技术使用者:日本碍子株式会社
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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