高电阻率碳化硅的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2008年10月29日，申请号为200880119846. X，发明名称为"高 电阻率碳化硅"的申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本披露总体上是针对碳化硅本体，并且具体是针对具有高电阻率的再结晶的碳化 硅本体。
【背景技术】
[0003] 半导体器件工业在生产更小的器件的需求的驱使下，特别是在每个晶片上生产更 多器件的需求的驱使下，在以加快的步伐继续向前发展。这已经导致了在更大晶片上生产 的更小器件的继续发展，这自然允许每个晶片上的更大数目的器件以及因此增加的产量。 除了向在更大晶片上加工器件前进之外，一些企业正在离开成批加工而朝向单晶片加工 (SWP)技术。许多制造商已经发现，从成批加工到单晶片加工的改变使得能够改进在每片晶 片上制造的器件的控制。此外，从成批加工到SWP的改变值得注意地减少了晶片至晶片的 变化。因此，因为在形成现有技术的器件所要求的纳米尺寸的层时加工控制是必不可少的， 所以SWP使得制造商们能够改进他们的生产。因此，因为一次只加工一个晶片，该方法的可 拓展性在成批加工平台上得到改进并且因此在加工增大尺寸的晶片中允许制造商们有更 大的灵活性。
[0004] 这些平台的供应商们正在不断地寻找将改进SWP平台的能力的部件。因此，此类 部件将会改进物理和化学特性，连同耐久性以及与其他部件和被加工的晶片的相容性。这 样，工业界，并且特别是SWP工业，继续要求用于结合进入SWP平台中的改进的部件和材料。
【发明内容】
[0005] 本发明涉及一种通过升华再结晶方法形成的多晶式再结晶的碳化硅本体，该本体 包括不小于约1E5 Qcm的电阻率；结合在该本体之中的氮原子的一个氮含量，其中该氮含 量是不大于约75ppm ;以及覆盖在该本体的至少一部分上的一个表面部分，其中该表面部 分包括碳化娃。
[0006] 本发明涉及一种通过升华再结晶方法形成的多晶式再结晶的碳化硅本体，该本体 包括不小于约le5 Qcm的电阻率；结合在该本体之中的氮原子的一个氮含量，其中该氮含 量是不大于约75ppm ;以及覆盖在该本体的至少一部分上的一个表面部分，其中该表面部 分具有不小于I0微米的平均厚度。
[0007] 本发明还涉及一种通过升华再结晶方法形成的多晶式再结晶的碳化硅本体，该本 体包括不小于约le5 Qcm的电阻率；结合在该本体之中的氮原子的一个氮含量，其中该氮 含量是不大于约75ppm ;以及覆盖在该本体的至少一部分上的一个表面部分，其中该表面 部分是使用沉积方法形成的。
【附图说明】
[0008] 通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域技术 人员变得清楚。
[0009] 图1是一个流程图，它展示了根据一个实施方案用于形成一种再结晶的碳化硅本 体的方法。
[0010] 图2是一个流程图，它展示了根据一个实施方案用于形成一种再结晶的碳化硅本 体的方法。
[0011] 在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。
【具体实施方式】
[0012] 参见图1，它展示的流程图提供了根据一个实施方案用于形成一种再结晶的碳化 硅本体的方法。该方法开始于步骤101，这是通过使粗碳化硅颗粒与细碳化硅颗粒相结合 以形成一种混合物。典型地，这些粗和细碳化硅颗粒是以一种干燥的形式（如一种粉末） 相结合以形成一种干混合物。然而，如将在此说明的，这种干混合物可以被制成一种湿混合 物，如一种浆料。形成具有一种双峰粒度分布或甚至三峰粒度分布的一种混合物有助于通 过一种再结晶方法形成一种碳化硅本体。
[0013] 关于这些碳化硅颗粒的平均粒度，总体上这些粗碳化硅颗粒具有不小于约30微 米的平均粒度。在一个实施方案中，这些粗碳化硅颗粒的平均粒度是更大的，如不小于约40 微米，或不小于约60微米，或甚至不小于约70微米。进而，这些粗碳化硅颗粒具有总体上 不超过约300微米的平均粒度。
[0014] 关于这些细碳化硅颗粒的平均粒度，总体上讲，这些细碳化硅颗粒具有的平均粒 度小于这些粗碳化硅颗粒的平均粒度。具体地说，这些细碳化硅颗粒可以具有的平均粒度 不大于这些粗碳化硅颗粒的平均粒度的大约一半。根据一个实施方案，这些细碳化硅颗粒 具有不大于约15微米的平均粒度。在另一个实施方案中，这些细碳化硅颗粒具有不大于约 5微米的平均粒度，如不大于约2微米、或甚至不大于约1微米。进而，这些细碳化硅颗粒的 平均粒度是受限的，如这些颗粒总体上具有在约〇. 1微米与约10微米之间的范围内的平均 粒度。
[0015] 在一些实施方案中，粗碳化硅颗粒和细碳化硅颗粒可以与中间尺寸的碳化硅颗粒 相结合以形成一种三峰混合物。总体上讲，中间尺寸的碳化硅颗粒的平均粒度是小于约200 微米，并且更典型地小于约100微米。在三峰混合物的情况下，这些中间尺寸的碳化硅颗粒 可以具有更小的平均粒度，如不大于约75微米，或不大于约50微米，或甚至不大于约25微 米。进而，在此类三峰混合物中，中间尺寸的碳化硅颗粒的平均粒度总体上是不小于约1微 米。
[0016] 总体上讲，使这些粗碳化硅颗粒与细碳化硅颗粒相结合包括使用特定量值的这些 细和粗粒度的组分的每一种来讲行这些颗粒的结合。这样，总体上讲，该混合物包括不小 于约10wt%的粗碳化硅颗粒。其他实施方案利用了更大含量的粗颗粒，这样该混合物包括 不小于约30wt%、或不小于约50wt%、或甚至不小于约75wt%的粗碳化娃颗粒。进而，该 混合物中的粗碳化娃颗粒的量总体上是不大于约80wt%，并且特别地是在约20wt%与约 70wt%之间的范围内。
[0017] 因此，该混合物中的细碳化硅颗粒的量总体上是不小于约10wt%，并且更特别地 是不小于约30wt%。其他实施方案在该混合物中使用了更大含量的细碳化硅颗粒，如不小 于约50wt %、或不小于约75wt %。典型地，该混合物包括的细碳化娃颗粒不大于约80wt %， 并且特别地在约20wt%与约70wt%之间的范围内。
[0018] 在三峰混合物的情况下，该混合物中可以加入一定百分比的中间尺寸的碳化硅 颗粒。在此类混合物中的中间尺寸的碳化硅颗粒的含量总体上是不小于约l〇wt%。其他 实施方案使用了更大含量的此类中间尺寸的碳化硅颗粒，如不小于约20wt %，或不小于约 40wt%。典型地，一种三峰混合物将不包括大于约75wt%的中间尺寸的碳化娃颗粒。
[0019] 进一步关于这些粗和细碳化硅颗粒，典型地所获得的此类颗粒使得该碳化硅材料 具有低含量的杂质，特别是没有金属元素。这样，该碳化硅材料的纯度总体上是不小于约 97 %的纯碳化硅、或甚至不小于约99. 9 %的纯碳化硅。根据一个具体实施方案，这些碳化硅 颗粒的纯度是不小于约99. 99%的纯碳化硅。
[0020] 这些细和粗碳化硅颗粒的结合可以包括将此类颗粒在一种干混合物或者一种湿 混合物中进行结合。根据一个实施方案，结合这些粗和细碳化硅颗粒包括形成一种湿混合 物、或一种浆料。形成一种浆料可以帮助某些形成方法，例如，一种滑移浇铸方法。这样，该 浆料在一种液体载体中包括这些细和粗的颗粒、以及有可能的中间颗粒，该液体载体可以 是一种有机的或无机的材料。根据一个实施方案，该液体载体是水性的，即该浆料包括与水 结合的碳化硅颗粒的干混合物。值得注意的是，该浆料除了该液体载体之外可包括其他添 加剂，这包括有助于适当的浆料流变学和化学性的有机或无机的化合物，例如像表面活性 剂类和粘合剂类。
[0021] 进一步关于形成一种湿混合物，浆料（它可以包括粗和细碳化硅颗粒）中的干组 分的百分比总体上是不大于该浆料的总重量的50wt%。根据一个具体实施方案，浆料中 的干组分的百分比是不大于40wt%，如不大于约30wt%，或不大于约20wt%。因此，衆料 中的干组分的百分比典型地是不小于约5wt%。这样，浆料中的液体载体的量总体上是不 小于约l〇wt%。在一个实施方案中，衆料中的液体载体的量是不小于约30wt%，如不小于 约50wt%，或甚至不小于约75wt%。总体上讲，衆料中的液体载体的量是在约20wt%与约 80wt%之间的范围内。
[0022] 该方法在步骤103继续，这是通过使混合物成型以形成一个生坯物品。总体上讲， 成型方法可以包括的方法是诸如浇铸、模制、挤出、压制、或它们的组合。成型方法部分地是 由形成的混合物的类型（这就是说，湿的或干混合物）来决定的。根据一个具体实施方案， 成型方法包括一种浇铸方法，并且更具体地是一种滑移浇铸方法，其中包含这些粗和细碳 化硅颗粒（若不是还有中间尺寸的颗粒的话）的浆料被倒进一个模具中并浇铸以形成具有 特定外形的一个生坯物品。
[0023] 在使混合物成型以形成一个生坯物品之后，该方法典型地包括一种干燥处理以给 予该生坯物品适当的强度。该干燥处理可以包括使该生坯物品在减小了湿度的气氛中暴露 于升高的温度。干燥该生坯物品典型地包括在可以大于室温（22°C)、但是典型地小于约 200°C的温度下，或在某些情况下在小于约100°C的温度下对生坯物品进行干燥。典型地，干 燥的持续时间是小于约2天，如小于1天，或甚至小于约12小时。
[0024] 在干燥处理的过程中，该生坯碳化硅物品可经受某些线