[發(fā)明專利]一種優(yōu)化碳化硅晶片電阻率的輻照方法

有效

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• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113668064B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉星;魏汝省;趙麗霞;張峰;李鵬;范云;靳霄曦;牛玉龍
• 申請（專利權(quán)）人: 山西爍科晶體有限公司
• 主分類號: C30B33/04
• 分類號: C30B33/04;C30B29/36
• 代理公司: 太原高欣科創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔雪花;冷錦超

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料加工技術(shù)領(lǐng)域，是一種優(yōu)化碳化硅晶片電阻率的輻照方法；步驟包括：采用電子加速器對晶片進(jìn)行輻照；先水平輻照晶片的小面區(qū)域；之后將晶片順時針旋轉(zhuǎn)90°，以晶片中軸線為界依次輻照中軸線一側(cè)沒有小面區(qū)域的區(qū)域和中軸線另一側(cè)存在小面區(qū)域的區(qū)域；同時限定了電子加速器的輸出功率、直流高壓、電流、電子束流強(qiáng)度，以及輻照長度寬度、電子束出束口與輻照晶片的距離、輻照時間；本發(fā)明補(bǔ)償了淺能級的非故意雜質(zhì)缺陷，有效提升晶片的電阻率及晶片內(nèi)與晶片間的電阻均勻性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種優(yōu)化碳化硅晶片電阻率的輻照方法。

背景技術(shù)

碳化硅作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料的代表之一，其具有的寬禁帶，高熱導(dǎo)率，高電場擊穿場強(qiáng)，高抗輻射等特點，在高溫，高頻，大功率及抗輻射等方面有巨大的應(yīng)用潛力。

在微波功率器件方面，器件在開關(guān)時存在功率損耗，如果襯底的電阻率較低的話，通常會引入較大的寄生電容，造成開關(guān)的功率損耗大幅度增加，嚴(yán)重的情況會出現(xiàn)襯底漏電，導(dǎo)致器件失效。所以制作微波功率器件往往需要襯底的電阻率常溫下高于10⁵Ω/cm，此類型襯底稱之為半絕緣襯底。

目碳化硅襯底的半絕緣性有兩種類型：摻雜半絕緣與高純半絕緣。摻雜半絕緣一般采用摻雜金屬釩（V）來產(chǎn)生深能級點缺陷以補(bǔ)償淺能級雜質(zhì)，如氮元素是PVT法生長碳化硅晶圓中常見的淺能級施主雜質(zhì)，較高氮濃度會導(dǎo)致電阻率下降，減弱半絕緣特性。高純半絕緣一般是盡可能的降低生長過程中的背景雜質(zhì)濃度，然后利用本征點缺陷來補(bǔ)償淺能級雜質(zhì)，引入本征點缺陷的方法之一是利用加速粒子射線轟擊材料來改性，粒子包括電子、質(zhì)子、中子等，粒子出束的能量也不盡相同，范圍在500keV—7000keV。

在非故意摻雜的高純半絕緣晶體的生長初期，尤其是晶圓小面處，雜質(zhì)元素濃度較高，很大程度減弱了高純碳化硅晶片的半絕緣性，生長至中后期時，雜質(zhì)濃度雖然有所降低，但也仍然存在上述現(xiàn)象。在整個生長過程中，雜質(zhì)濃度的變化也無法人為精準(zhǔn)控制，只存在遞減趨勢，晶片間的電阻率也是不盡相同，影響后期器件的相關(guān)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種優(yōu)化碳化硅晶片電阻率的輻照方法，以產(chǎn)生大量深能級點缺陷，增強(qiáng)晶片的半絕緣特性。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種優(yōu)化碳化硅晶片電阻率的輻照方法，采用電子加速器對晶片進(jìn)行輻照；先水平輻照晶片的小面區(qū)域；之后將晶片順時針旋轉(zhuǎn)90°，以晶片中軸線為界依次輻照中軸線一側(cè)沒有小面區(qū)域的區(qū)域和中軸線另一側(cè)存在小面區(qū)域的區(qū)域。

所述電子加速器的輸出功率為6-15Kw、直流高壓為14.2-20.4Kv，電流范圍為1.56-3.45mA，電子束流強(qiáng)度范圍為7500-19600μA。

輻照長度≥70cm，寬度≥3cm；電子束出束口與輻照晶片的距離范圍為60-120cm；輻照時間為0.5-4h。

優(yōu)選的，電子加速器的輸出功率為7Kw。

優(yōu)選的，電子加速器的直流高壓為17.8Kv。

優(yōu)選的，所述電子加速器的電流為2.7mA。

優(yōu)選的，所述電子加速器的電子束流強(qiáng)度為14000μA。

優(yōu)選的，電子束出束口與輻照晶片的距離范圍為75cm。

優(yōu)選的，在對晶片輻照前測定電子加速器的實際輸出能量，實際輸出能量的誤差在±5%以內(nèi)。

優(yōu)選的，使用輻照劑量片或國際標(biāo)準(zhǔn)方法呂疊片法測定電子加速器的實際輸出能量。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的有益效果為：