CN103088426A - 一种减少碳化硅晶体籽晶生长面缺陷的方法 - Google Patents

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陶莹
高宇
段聪
赵梅玉
邓树军
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Abstract

本发明涉及一种减少碳化硅晶体籽晶生长面缺陷的方法，包括以下步骤：将两个籽晶的Si面紧密的粘贴在一起，再将其放入熔融的KOH和K2CO3组成的腐蚀剂中，然后加热到400℃，在400℃恒温的条件下将籽晶生长面C面进行腐蚀，腐蚀掉研磨、抛光带来的缺陷，以减少碳化硅晶体籽晶生长面缺陷。本发明方法有效地保护生长背面Si面不被腐蚀的前提下，快速简单的腐蚀掉生长面C面上研磨、抛光引起的缺陷，使得生长面上的缺陷数量比未腐蚀的低了约5倍。从而减少再生长得到的晶体缺陷，提高晶体品质，避免将Si面的缺陷扩大导致其反向升华和延伸到生长面。

Description

一种减少碳化硅晶体籽晶生长面缺陷的方法
技术领域
本发明涉及一种减少碳化硅晶体籽晶生长面缺陷的方法。
背景技术
碳化硅晶体生长过程中，晶体中的缺陷大部分会来自于籽晶，目前生长用碳化硅籽晶均为单面或双面研磨、抛光的单晶片，由于研磨、抛光在表面上引起的如划痕、螺位错、刃位错基面位错等缺陷，使得籽晶表面的缺陷数量在生长造成的基础上又增加了几倍。
SiC作为第三代宽带隙（Wide Band-gap Semiconductor,WBS）半导体材料的代表,其具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度以及极好的化学稳定性等特点，在光电子和微电子领域，具有巨大的应用潜力。
目前，PVT法已被证实是能够生长大尺寸SiC单晶最有效的标准方法。典型的S iC晶体生长室由籽晶托和坩埚体组成，籽晶托的作用是放置籽晶，坩埚的作用是放置粉料。碳化硅晶体生长过程中，碳化硅籽晶的品质是决定生长后晶体品质的主要因素，籽晶表面不仅存在生长引起的固有缺陷而且还有研磨、抛光所带来的缺陷，这些缺陷都会影响到再生长晶体的品质，目前解决这些问题的方法有，H刻蚀和化学抛光（CMP）法，H刻蚀法成本较高，耗费时间较长，难于操作且腐蚀深度仅1μm左右，不能到达研磨抛光引起的缺陷深度，亦不能达到理想的效果，化学抛光（CMP）法，也是成本较高且必须在超净间中，耗费时间较长约两个小时一盘，且难于操作（在配料上有一定精度）。
碳化硅晶体生长过程中，晶体中的缺陷大部分会来自于籽晶，目前生长用碳化硅籽晶均为单面或双面研磨、抛光的单晶片，由于研磨、抛光在表面上引起的如划痕、螺位错、刃位错基面位错等缺陷，使得籽晶表面的缺陷数量在生长造成的基础上又增加了几倍。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高晶体品质的减少碳化硅晶体籽晶生长面缺陷的方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种减少碳化硅晶体籽晶生长面缺陷的方法，包括以下步骤：将两个籽晶的Si面紧密的粘贴在一起，再将其放入熔融的KOH和K2CO3组成的腐蚀剂中，然后加热到400℃，在400℃恒温的条件下将籽晶生长面C面进行腐蚀，腐蚀掉研磨、抛光带来的缺陷，以减少碳化硅晶体籽晶生长面缺陷；
其中，所述KOH和K2CO3的质量比为200:5。
本发明的有益效果是：本发明方法有效地保护生长背面Si面不被腐蚀的前提下，快速简单的腐蚀掉生长面C面上研磨、抛光引起的缺陷，使得生长面上的缺陷数量比未腐蚀的低了约5倍。从而减少再生长得到的晶体缺陷，提高晶体品质，避免将Si面的缺陷扩大导致其反向升华和延伸到生长面。
400℃恒温的条件下将籽晶生长面C面进行腐蚀，腐蚀掉研磨、抛光带来的缺陷，因为研磨抛光引起的缺陷深度在5～10μm，而本发明方法腐蚀的深度为25～40μm，故能将研磨抛光引起的缺陷全腐蚀掉。
本发明方法要避免腐蚀生长背面即Si面，腐蚀会使Si面的所有缺陷被放大形成规则的腐蚀坑，在生长过程中这些腐蚀坑会更容易反向升华和延伸到生长面。因为碳化硅的化学稳定性非常好，故其在常温下不会被任何腐蚀剂腐蚀，且在高温下熔融的强碱只能做到择优腐蚀，即在有缺陷的地方优先腐蚀并且腐蚀速度在Si面和C面上不同，C面的腐蚀速度大约是Si面的4倍，又因为碱性腐蚀剂为各向异性腐蚀，SiC单晶为六角密排，故在Si面上不但腐蚀不掉研磨抛光引起的损伤层且在有缺陷的位置会形成六棱腐蚀坑，缺陷越大腐蚀坑越大。而C面因为腐蚀速度快，腐蚀坑没有特定的形状，都接近圆形，故能腐蚀掉5～10μm的损伤层。
腐蚀掉C面的损伤后，将其分开作为籽晶。从而减少籽晶生长面的缺陷，提升生长晶体的质量。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述进行腐蚀腐蚀的时间为15～20分钟。
两个籽晶Si面选用不能被强碱腐蚀且能在酸性条件下溶解的粘接剂粘贴在一起。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种减少碳化硅晶体籽晶生长面缺陷的方法，包括以下步骤：
将两个籽晶的Si面紧密的粘贴在一起，再将其放入熔融的KOH和K2CO3组成的腐蚀剂中，然后加热到400℃，在400℃恒温的条件下将籽晶生长面C面进行15～20分钟的腐蚀，腐蚀掉研磨、抛光带来的缺陷，以减少碳化硅晶体籽晶生长面缺陷；然后将其分开作为籽晶。
其中，所述KOH和K2CO3的质量比为200:5。
采用腐蚀后的碳化硅籽晶的C面做生长面，背面未被腐蚀的S i面粘贴到籽晶托上，进行PVT法生长。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种减少碳化硅晶体籽晶生长面缺陷的方法，其特征在于：包括以下步骤：将两个籽晶的Si面紧密的粘贴在一起，再将其放入熔融的KOH和K2CO3组成的腐蚀剂中，然后加热到400℃，在400℃恒温的条件下将籽晶生长面C面进行腐蚀，腐蚀掉研磨、抛光带来的缺陷，以减少碳化硅晶体籽晶生长面缺陷；
其中，所述KOH和K2CO3的质量比为200:5。
2.根据权利要求1所述的减少碳化硅晶体籽晶生长面缺陷的方法，其特征在于：所述进行腐蚀腐蚀的时间为15～20分钟。
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