高電阻率碳化硅的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2008年10月29日，申請?zhí)枮?00880119846. X，發(fā)明名稱為"高 電阻率碳化硅"的申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本披露總體上是針對碳化硅本體，并且具體是針對具有高電阻率的再結晶的碳化 硅本體。
【背景技術】
[0003] 半導體器件工業(yè)在生產更小的器件的需求的驅使下，特別是在每個晶片上生產更 多器件的需求的驅使下，在以加快的步伐繼續(xù)向前發(fā)展。這已經導致了在更大晶片上生產 的更小器件的繼續(xù)發(fā)展，這自然允許每個晶片上的更大數(shù)目的器件以及因此增加的產量。 除了向在更大晶片上加工器件前進之外，一些企業(yè)正在離開成批加工而朝向單晶片加工 (SWP)技術。許多制造商已經發(fā)現(xiàn)，從成批加工到單晶片加工的改變使得能夠改進在每片晶 片上制造的器件的控制。此外，從成批加工到SWP的改變值得注意地減少了晶片至晶片的 變化。因此，因為在形成現(xiàn)有技術的器件所要求的納米尺寸的層時加工控制是必不可少的， 所以SWP使得制造商們能夠改進他們的生產。因此，因為一次只加工一個晶片，該方法的可 拓展性在成批加工平臺上得到改進并且因此在加工增大尺寸的晶片中允許制造商們有更 大的靈活性。
[0004] 這些平臺的供應商們正在不斷地尋找將改進SWP平臺的能力的部件。因此，此類 部件將會改進物理和化學特性，連同耐久性以及與其他部件和被加工的晶片的相容性。這 樣，工業(yè)界，并且特別是SWP工業(yè)，繼續(xù)要求用于結合進入SWP平臺中的改進的部件和材料。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明涉及一種通過升華再結晶方法形成的多晶式再結晶的碳化硅本體，該本體 包括不小于約1E5 Qcm的電阻率；結合在該本體之中的氮原子的一個氮含量，其中該氮含 量是不大于約75ppm ;以及覆蓋在該本體的至少一部分上的一個表面部分，其中該表面部 分包括碳化娃。
[0006] 本發(fā)明涉及一種通過升華再結晶方法形成的多晶式再結晶的碳化硅本體，該本體 包括不小于約le5 Qcm的電阻率；結合在該本體之中的氮原子的一個氮含量，其中該氮含 量是不大于約75ppm ;以及覆蓋在該本體的至少一部分上的一個表面部分，其中該表面部 分具有不小于I0微米的平均厚度。
[0007] 本發(fā)明還涉及一種通過升華再結晶方法形成的多晶式再結晶的碳化硅本體，該本 體包括不小于約le5 Qcm的電阻率；結合在該本體之中的氮原子的一個氮含量，其中該氮 含量是不大于約75ppm ;以及覆蓋在該本體的至少一部分上的一個表面部分，其中該表面 部分是使用沉積方法形成的。
【附圖說明】
[0008] 通過參見附圖可以更好地理解本披露，并且使其許多特征和優(yōu)點對于本領域技術 人員變得清楚。
[0009] 圖1是一個流程圖，它展示了根據(jù)一個實施方案用于形成一種再結晶的碳化硅本 體的方法。
[0010] 圖2是一個流程圖，它展示了根據(jù)一個實施方案用于形成一種再結晶的碳化硅本 體的方法。
[0011] 在不同的圖中使用相同的參考符號表示相似的或相同的事項。
【具體實施方式】
[0012] 參見圖1，它展示的流程圖提供了根據(jù)一個實施方案用于形成一種再結晶的碳化 硅本體的方法。該方法開始于步驟101，這是通過使粗碳化硅顆粒與細碳化硅顆粒相結合 以形成一種混合物。典型地，這些粗和細碳化硅顆粒是以一種干燥的形式（如一種粉末） 相結合以形成一種干混合物。然而，如將在此說明的，這種干混合物可以被制成一種濕混合 物，如一種漿料。形成具有一種雙峰粒度分布或甚至三峰粒度分布的一種混合物有助于通 過一種再結晶方法形成一種碳化硅本體。
[0013] 關于這些碳化硅顆粒的平均粒度，總體上這些粗碳化硅顆粒具有不小于約30微 米的平均粒度。在一個實施方案中，這些粗碳化硅顆粒的平均粒度是更大的，如不小于約40 微米，或不小于約60微米，或甚至不小于約70微米。進而，這些粗碳化硅顆粒具有總體上 不超過約300微米的平均粒度。
[0014] 關于這些細碳化硅顆粒的平均粒度，總體上講，這些細碳化硅顆粒具有的平均粒 度小于這些粗碳化硅顆粒的平均粒度。具體地說，這些細碳化硅顆?？梢跃哂械钠骄６?不大于這些粗碳化硅顆粒的平均粒度的大約一半。根據(jù)一個實施方案，這些細碳化硅顆粒 具有不大于約15微米的平均粒度。在另一個實施方案中，這些細碳化硅顆粒具有不大于約 5微米的平均粒度，如不大于約2微米、或甚至不大于約1微米。進而，這些細碳化硅顆粒的 平均粒度是受限的，如這些顆?？傮w上具有在約〇. 1微米與約10微米之間的范圍內的平均 粒度。
[0015] 在一些實施方案中，粗碳化硅顆粒和細碳化硅顆?？梢耘c中間尺寸的碳化硅顆粒 相結合以形成一種三峰混合物?？傮w上講，中間尺寸的碳化硅顆粒的平均粒度是小于約200 微米，并且更典型地小于約100微米。在三峰混合物的情況下，這些中間尺寸的碳化硅顆粒 可以具有更小的平均粒度，如不大于約75微米，或不大于約50微米，或甚至不大于約25微 米。進而，在此類三峰混合物中，中間尺寸的碳化硅顆粒的平均粒度總體上是不小于約1微 米。
[0016] 總體上講，使這些粗碳化硅顆粒與細碳化硅顆粒相結合包括使用特定量值的這些 細和粗粒度的組分的每一種來講行這些顆粒的結合。這樣，總體上講，該混合物包括不小 于約10wt%的粗碳化硅顆粒。其他實施方案利用了更大含量的粗顆粒，這樣該混合物包括 不小于約30wt%、或不小于約50wt%、或甚至不小于約75wt%的粗碳化娃顆粒。進而，該 混合物中的粗碳化娃顆粒的量總體上是不大于約80wt%，并且特別地是在約20wt%與約 70wt%之間的范圍內。
[0017] 因此，該混合物中的細碳化硅顆粒的量總體上是不小于約10wt%，并且更特別地 是不小于約30wt%。其他實施方案在該混合物中使用了更大含量的細碳化硅顆粒，如不小 于約50wt %、或不小于約75wt %。典型地，該混合物包括的細碳化娃顆粒不大于約80wt %， 并且特別地在約20wt%與約70wt%之間的范圍內。
[0018] 在三峰混合物的情況下，該混合物中可以加入一定百分比的中間尺寸的碳化硅 顆粒。在此類混合物中的中間尺寸的碳化硅顆粒的含量總體上是不小于約l〇wt%。其他 實施方案使用了更大含量的此類中間尺寸的碳化硅顆粒，如不小于約20wt %，或不小于約 40wt%。典型地，一種三峰混合物將不包括大于約75wt%的中間尺寸的碳化娃顆粒。
[0019] 進一步關于這些粗和細碳化硅顆粒，典型地所獲得的此類顆粒使得該碳化硅材料 具有低含量的雜質，特別是沒有金屬元素。這樣，該碳化硅材料的純度總體上是不小于約 97 %的純碳化硅、或甚至不小于約99. 9 %的純碳化硅。根據(jù)一個具體實施方案，這些碳化硅 顆粒的純度是不小于約99. 99%的純碳化硅。
[0020] 這些細和粗碳化硅顆粒的結合可以包括將此類顆粒在一種干混合物或者一種濕 混合物中進行結合。根據(jù)一個實施方案，結合這些粗和細碳化硅顆粒包括形成一種濕混合 物、或一種漿料。形成一種漿料可以幫助某些形成方法，例如，一種滑移澆鑄方法。這樣，該 漿料在一種液體載體中包括這些細和粗的顆粒、以及有可能的中間顆粒，該液體載體可以 是一種有機的或無機的材料。根據(jù)一個實施方案，該液體載體是水性的，即該漿料包括與水 結合的碳化硅顆粒的干混合物。值得注意的是，該漿料除了該液體載體之外可包括其他添 加劑，這包括有助于適當?shù)臐{料流變學和化學性的有機或無機的化合物，例如像表面活性 劑類和粘合劑類。
[0021] 進一步關于形成一種濕混合物，漿料（它可以包括粗和細碳化硅顆粒）中的干組 分的百分比總體上是不大于該漿料的總重量的50wt%。根據(jù)一個具體實施方案，漿料中 的干組分的百分比是不大于40wt%，如不大于約30wt%，或不大于約20wt%。因此，衆(zhòng)料 中的干組分的百分比典型地是不小于約5wt%。這樣，漿料中的液體載體的量總體上是不 小于約l〇wt%。在一個實施方案中，衆(zhòng)料中的液體載體的量是不小于約30wt%，如不小于 約50wt%，或甚至不小于約75wt%?？傮w上講，衆(zhòng)料中的液體載體的量是在約20wt%與約 80wt%之間的范圍內。
[0022] 該方法在步驟103繼續(xù)，這是通過使混合物成型以形成一個生坯物品?？傮w上講， 成型方法可以包括的方法是諸如澆鑄、模制、擠出、壓制、或它們的組合。成型方法部分地是 由形成的混合物的類型（這就是說，濕的或干混合物）來決定的。根據(jù)一個具體實施方案， 成型方法包括一種澆鑄方法，并且更具體地是一種滑移澆鑄方法，其中包含這些粗和細碳 化硅顆粒（若不是還有中間尺寸的顆粒的話）的漿料被倒進一個模具中并澆鑄以形成具有 特定外形的一個生坯物品。
[0023] 在使混合物成型以形成一個生坯物品之后，該方法典型地包括一種干燥處理以給 予該生坯物品適當?shù)膹姸?。該干燥處理可以包括使該生坯物品在減小了濕度的氣氛中暴露 于升高的溫度。干燥該生坯物品典型地包括在可以大于室溫（22°C)、但是典型地小于約 200°C的溫度下，或在某些情況下在小于約100°C的溫度下對生坯物品進行干燥。典型地，干 燥的持續(xù)時間是小于約2天，如小于1天，或甚至小于約12小時。
[0024] 在干燥處理的過程中，該生坯碳化硅物品可經受某些線