[發明專利]一種偏向SiC晶體的大邊、小邊精確定向方法

有效

• 申請號: 201710279149.1
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN106990126B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 陳秀芳;謝雪健;胡小波;徐現剛;張磊
• 申請（專利權）人: 山東大學;國網山東省電力公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: G01N23/207
• 分類號: G01N23/207
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王楠

本發明涉及一種偏向SiC晶體的大邊、小邊精確定向方法，屬于晶體加工領域，方法包括提供進行過磨平面處理的偏向SiC晶體，提供X射線定向儀；標記偏向SiC晶體的生長大邊、生長小邊；選取偏向SiC晶體的衍射面，將X射線定向儀的探測器位置固定在該衍射面發生布拉格衍射位置處，測試位于(0001)面與(11?20)面或(0001)面與(1?100)面之間衍射面衍射角的位置，在磨平的平面內旋轉晶體，不斷測試調整晶體表面的衍射方向，直至測得的衍射角與偏向后的理論值一致，實現對偏向SiC晶體大邊、小邊的精確定向。本方法定位準確，誤差小，無需對晶體進行二次滾圓，降低了晶體開裂的風險。

技術領域

本發明涉及一種偏向SiC晶體的大邊、小邊精確定向方法，屬于晶體加工領域。

背景技術

SiC作為第三代寬禁帶半導體材料的一員，具有禁帶寬度大、熱導率高、臨界擊穿場強高、化學性能穩定等優異的性質?；谶@些性質，SiC材料在高溫、高頻、高壓、大功率、光電子及抗輻射等方面具有巨大的引用潛力。目前，SiC基電子器件已被廣泛應用于航空航天、智能電網、混合動力汽車等領域。

目前常用的SiC襯底材料為4H-SiC、6H-SiC，它們均屬于六方晶系。襯底表面一般為（0001）面或（0001）面附近的近鄰面。根據半導體業界傳統的要求，需要在半導體襯底材料上做定位邊來標記晶體的晶向。在4H-SiC或6H-SiC單晶中存在兩個定位邊，分別為主定位邊（大邊）、副定位邊（小邊）。主定位邊指向晶體學[1-100]方向，副定位邊指向晶體學[11-20]方向，主定位邊與副定位邊之間呈90°夾角。此外，在SiC襯底中，定位邊還能夠表明晶體偏向的方向。如同質外延SiC薄膜時采用的（0001）偏向[11-20]方向4°或8°的襯底材料，此時襯底表面的法線方向偏向小邊方向，并與[0001]方向成4°或8°的夾角。當襯底的大邊、小邊位置定向不準時，會嚴重影響襯底的后期使用，如容易導致采用該襯底外延的SiC薄膜中產生多型夾雜等問題。因此準確定位大邊、小邊的方向對描述晶體的晶向及偏角具有重要意義。

當SiC單晶生長完成后，一般需要經過磨平面、晶體定向、滾圓、磨定位邊、切割、研磨、拋光等過程，最終加工成SiC襯底。目前在對晶體定向時，一般有兩種方法。第一種方法是按照籽晶生長大邊的位置確定晶體的大邊、小邊方向：將籽晶的大邊作為晶體的大邊方向，然后在與生長大邊垂直90°方向上確定小邊。當采用該方法時，晶體大邊、小邊定向的準確性嚴重受籽晶大邊、小邊定向準確性的影響，當籽晶的大邊、小邊定向不準確時，該方法得到的晶體的大邊、小邊方向通常也不準確。同時，生長大邊在生長結束后有時無法明確辨別，需要憑借經驗進行尋找生長大邊，因此導致此方法中人為因素引入的誤差較大。第二種方法是先將晶體進行磨平面，然后再將晶體進行初步滾圓，得到圓柱形晶體，再采用X射線定向儀，實現對晶體的大邊、小邊方向進行精確定向，最后對晶體進行二次滾圓，將晶體直徑滾成目標直徑。該方法雖然能夠實現對大邊、小邊方向的精確定向，但實際采用X射線定向儀定向過程中，需要不斷轉動晶體的外圓，步驟繁瑣。同時，該步驟中晶體需要進行兩次滾圓，而第二次滾圓時晶體容易發生開裂，因此該定向方法，實際操作過程步驟繁瑣，且增大了晶體開裂的風險。