[發(fā)明專利]一種高質(zhì)量碳化硅襯底及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110546515.1
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113284941B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設計）人: 張九陽;王瑞;薛港生;王含冠;李碩;李霞;寧秀秀;高超;梁慶瑞
• 申請（專利權）人: 山東天岳先進科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/16;H01L21/02
• 代理公司: 北京君慧知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11716
• 代理人: 張偉樸

本申請公開了一種高質(zhì)量碳化硅襯底及其制備方法，該碳化硅襯底的平整度指標warp＜20μm，bow＜20μm，所述碳化硅襯底在同一徑向上的電阻率相差不超過10Ω·cm。本申請的碳化硅襯底，平整度指標warp和bow均控制在20μm以內(nèi)，所述碳化硅襯底的電阻率分布均勻，所述高質(zhì)量碳化硅襯底具有較好的面型參數(shù)和電阻率分布均勻性；該制備方法在退火處理中，通過碳化硅晶體的上下表面覆蓋第一蓋板和第二蓋板，第一蓋板和第二蓋板散熱，降低了碳化硅晶體籽晶面和生長面的溫度，從而降低了碳化硅晶體籽晶面和生長面的應力，從而減少了碳化硅晶體籽晶面和生長面表面與中心區(qū)域應力的差值，改善了碳化硅晶體的面型質(zhì)量。

技術領域

本申請涉及一種高質(zhì)量碳化硅襯底及其制備方法，屬于半導體材料的技術領域。

背景技術

碳化硅單晶(SiC)作為第三代半導體材料，因其具有禁帶寬度大、飽和電子遷移率高、擊穿場強大、熱導率高等優(yōu)異性質(zhì)，而被廣泛應用于電力電子、光電子器件等領域。

目前商品碳化硅單晶多使用PVT(物理氣相沉積法)的生長方法，然后通過端面加工、多線切割、研磨和拋光加工工序制備得到碳化硅襯底；上述加工得到的襯底片存在Bow值和Warp值過大或電阻率不穩(wěn)定而不符合要求的問題。

現(xiàn)有技術中，采用濕法刻蝕工藝得到Bow值和Warp值較低的碳化硅襯底，但該濕法方法會使得襯底表面殘留刻蝕液，在一定程度上造成襯底表面各異向性，造成表面缺陷異向腐蝕，影響碳化硅襯底表面的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本申請?zhí)峁┝艘环N高質(zhì)量碳化硅襯底及其制備方法，該碳化硅襯底平整度指標warp和bow均控制在20μm以內(nèi)，所述碳化硅襯底的電阻率分布均勻，所述高質(zhì)量碳化硅襯底具有較好的面型參數(shù)和電阻率分布均勻性。

根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種高質(zhì)量碳化硅襯底，所述碳化硅襯底的平整度指標warp＜20μm，bow＜20μm，所述碳化硅襯底在同一徑向上的電阻率相差不超過10Ω·cm。

進一步地，所述碳化硅襯底的平整度指標warp＜18μm，bow＜15μm，所述碳化硅襯底在同一徑向上的電阻率相差不超過5Ω·cm；優(yōu)選地，所述碳化硅襯底的平整度指標warp＜15μm，bow＜12μm；所述碳化硅襯底在同一徑向上的電阻率相差不超過3Ω·cm。

進一步地，所述襯底的表面粗糙度＜0.08nm，所述襯底的面型數(shù)據(jù)：TTV ＜10μm，LTV＜1.5μm，SF3R0.5μm，其中，LTV與SF3R均為1cm*1cm；優(yōu)選地，所述襯底的表面粗糙度＜0.07nm，所述襯底的面型數(shù)據(jù)：TTV＜6μm， LTV＜1μm，SF3R0.3μm；優(yōu)選地，所述襯底的表面粗糙度＜0.06nm，所述襯底的面型數(shù)據(jù)：TTV＜4μm，LTV＜0.5μm，SF3R0.1μm。

進一步地，所述碳化硅襯底的凹坑缺陷的密度＜1個/cm²，凸起缺陷的密度＜1個/cm²；優(yōu)選地，所述碳化硅襯底的凹坑缺陷的密度＜0.5個/cm²，凸起缺陷的密度＜0.5個/cm²；優(yōu)選地，所述碳化硅襯底的凹坑缺陷的密度＜0.2個 /cm²，凸起缺陷的密度＜0.2個/cm²。

本申請中，warp翹曲度，是晶片中心面與基準平面之間的最大和最小距離之差。Bow彎曲度，是晶片中心面凹凸形變的一種度量。TTV表示整個襯底最高與最低高度差值。LTV是襯底上每個曝光點最高和最低海拔的差值。LTV 測量值是相對于一個平行于干涉儀的理想?yún)⒖济娴谋趁嫫矫妫虼隋F度包括在測量中。SF3R是使用重聚焦的方法測量聚焦平面上的最高點和聚焦平面下的最低點之間的差值，但SF3R是使用全局三點參考被用來代替理想的參考。在每個場地內(nèi)可能有一些局部傾斜，因此SF3R結果更能準確表征晶體表面的局部平整度。

根據(jù)本申請的另一個方面，本發(fā)明還提供了一種高質(zhì)量碳化硅襯底的制備方法，所述方法包括以下步驟：