[發明專利]一種具有環形阻隔帶的籽晶及其加工方法

有效

• 申請號: 202110948696.0
• 申請日: 2021-08-18
• 公開（公告）號: CN113652748B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 張九陽;李霞;王永方;王路平;張紅巖;高超;李祥皓;左康廷;蘇麗娜
• 申請（專利權）人: 山東天岳先進科技股份有限公司
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B23/00;B28D5/00;B28D5/04;B24B37/00;B24B37/005
• 代理公司: 北京君慧知識產權代理事務所(普通合伙) 11716
• 代理人: 馮妙娜

本申請公開了一種具有環形阻隔帶的籽晶及其加工方法，屬于半導體材料技術領域。該籽晶生長面具有一個環形阻隔帶；所述環形阻隔帶區域內生長的目標晶體的缺陷密度為X，所述環形阻隔帶區域外生長的晶體的缺陷密度為Y，所述X小于Y。在長晶過程中，具有該環形阻隔帶的籽晶能夠制備得到具有環形形貌的晶體，晶體中形成的環形形貌能夠防止晶體缺陷向環形形貌內的區域延伸，使得環形阻隔帶區域內生長的晶體質量高于環形阻隔帶區域外生長的晶體質量，從而得到高質量的晶體。

技術領域

本申請涉及一種具有環形阻隔帶的籽晶及其加工方法，屬于半導體材料技術領域。

背景技術

碳化硅材料由于其具有優良的半絕緣特性而受到廣泛關注，特別是對于具有特殊需求的大功率半導體器件，碳化硅因所具有的高溫、高頻、大功率等特點成為這些器件選擇的潛力材料。

目前碳化硅晶體工業生產多采用PVT法進行生產，但由于其生長條件要求較高，在生長過程中引入的缺陷限制了其性能的提高和進一步的應用與發展。因此，對缺陷的改善成為提高碳化硅襯底質量的首要前提。工業上通過不斷優化工藝及改善籽晶質量，進而為不斷提高晶體質量以獲得低缺陷密度、大尺寸和高質量的碳化硅襯底而不斷探索。

我們平時所熟悉碳化硅晶體的缺陷主要有：微管、三角形缺陷、空洞和裂紋、小角晶界、傳統位錯以及其他缺陷(主要包括堆垛層錯，胡蘿卜缺陷，巨型臺階，顆粒，掉落物，表面劃痕和生長坑等)。這些缺陷在一定程度上都會對材料的質量造成一定的影響并進一步影響由碳化硅晶體制得的器件的性能，這就從根本上制約了碳化硅材料的發展。

在PVT法碳化硅晶體生長過程中，邊緣位錯會因溫度梯度形成的剪切應力而產生滑移，從而由邊緣向中心進行滑移，進而常造成襯底中心位錯密度高，或局部位錯堆積等。并且在長晶過程中，常因長晶參數的波動在晶體邊緣形成LAGB(小角晶界)，即形成(刃位錯)TED墻。LAGB的形成通常使得碳化硅襯底局部應力差，結晶質量差，對應XRD測得FWHM數值大，衍射峰寬化或出現雜峰，對下游器件的使用造成干擾。

其中，晶界類型可以分為小角晶界和大角晶界兩種，小角晶界是指兩相鄰晶粒之間的旋轉夾角小于10度的晶界，而大角晶界是指旋轉角大于10度的晶界。

對于邊緣已存在局部缺陷的籽晶，在長晶過程中缺陷大概率會遺傳到所生長的晶體中，從而使得晶體始終在同一位置帶有該缺陷，不利于獲得高質量的碳化硅晶體。

發明內容

為了解決上述問題，本申請提出了一種具有環形阻隔帶的碳化硅籽晶及其加工方法，籽晶的生長面上具有一個環形阻隔帶，在長晶過程中，具有該環形阻隔帶的籽晶制備得到具有環形形貌的晶體，該環形形貌與環形阻隔帶的對應位置一致，晶體中形成的環形形貌能夠防止晶體缺陷向環形形貌內的區域延伸，使得環形阻隔帶區域內生長的晶體質量高于環形阻隔帶區域外生長的晶體質量，從而得到高質量的碳化硅晶體。

根據本申請的一個方面，提供了一種具有環形阻隔帶的籽晶，所述籽晶生長面具有一個環形阻隔帶；

所述環形阻隔帶區域內生長的目標晶體的缺陷密度為X，所述環形阻隔帶區域外生長的晶體的缺陷密度為Y，所述X小于Y。

將該籽晶用于碳化硅晶體的長晶過程，由于籽晶缺陷的遺傳，在環形阻隔帶的存在下，形成具有環形形貌的碳化硅晶錠，該環形形貌的位置與環形阻隔帶的位置一致，結果發現在環形阻隔帶區域外的晶體質量明顯比環形阻隔帶區域內的晶體質量差，晶體邊緣的位錯在上述環形形貌的存在下被阻擋無法滑移進環形形貌區域內的晶體中，從而顯著提升晶體的質量，使用切割裝置將環形阻隔帶區域外生長的晶體切除，僅保留中部區域的晶體，即得到低密度缺陷的高質量碳化硅晶錠。