碳化硅单晶片、晶体及制备方法、半导体器件技术

本发明专利技术提供一种碳化硅单晶片及其制备方法、碳化硅晶体及其制备方法、半导体器件，所述碳化硅单晶片表面为其法线方向与c向夹角为0度

【技术实现步骤摘要】
碳化硅单晶片、晶体及制备方法、半导体器件


[0001]本专利技术涉及半导体材料
，尤其涉及一种碳化硅单晶片及其制备方法、碳化硅晶体及其制备方法、半导体器件。

技术介绍

[0002]现有技术中位错是碳化硅单晶片的主要缺陷之一；对碳化硅器件的性能有着显著影响，目前市面上产品位错密度仍然较高，近年来随着技术进步位错密度在逐步降低，但仍然不能满足要求。
[0003]而且专利技术人发现，即使晶片的位错密度降低了，有时也不能提高器件良率，位错和器件失效之间的关联关系仍然存在很多未知。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种碳化硅单晶片及其制备方法、碳化硅晶体及其制备方法、半导体器件，以解决现有技术中位错密度已经降低，但是并没有提高器件良率的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种碳化硅单晶片，所述碳化硅单晶片的表面为其法线方向与c向夹角范围为0度
‑
8度的表面，包括端点值；
[0007]所述碳化硅单晶片上的聚集位错密度小于300个/cm2；
[0008]其中，所述聚集位错为经过熔融KOH腐蚀后，在所述碳化硅晶片表面显露出腐蚀坑，任意两个所述腐蚀坑的几何中心之间的距离小于80微米的位错聚集。
[0009]优选地，所述聚集位错为聚集螺位错；
[0010]所述碳化硅单晶片的表面为其法线方向与c向夹角范围为0度
‑
8度，包括端点值；
[0011]所述碳化硅单晶片上的聚集螺位错密度为小于20个/cm2；
[0012]其中，所述聚集螺位错为经过熔融KOH腐蚀后，在所述碳化硅晶片表面显露出对应螺位错的腐蚀坑，任意两个所述对应螺位错的腐蚀坑的几何中心之间的距离小于80微米的位错聚集。
[0013]优选地，所述聚集位错为聚集螺位错；
[0014]所述碳化硅单晶片的表面为其法线方向与c向夹角范围为0度
‑
8度，包括端点值；
[0015]所述碳化硅单晶片上的聚集螺位错密度为小于5个/cm2；
[0016]其中，所述聚集螺位错为经过熔融KOH腐蚀后，在所述碳化硅晶片表面显露出对应螺位错的腐蚀坑，任意两个所述对应螺位错的腐蚀坑的几何中心之间的距离小于60微米的位错聚集。
[0017]优选地，所述聚集位错为聚集基平面位错；
[0018]所述碳化硅单晶片的表面为其法线方向与c向夹角范围为2度
‑
8度，包括端点值；
[0019]所述碳化硅单晶片上的聚集基平面位错密度为小于50个/cm2；
[0020]其中，所述聚集基平面位错为经过熔融KOH腐蚀后，在所述碳化硅晶片表面显露出
对应基平面位错的腐蚀坑，任意两个所述对应基平面位错的腐蚀坑的几何中心之间的距离小于40微米的位错聚集。
[0021]优选地，所述聚集位错为聚集刃位错；
[0022]所述碳化硅单晶片的表面为其法线方向与c向夹角范围为0度
‑
8度，包括端点值；
[0023]所述碳化硅单晶片上的聚集刃位错密度为小于200个/cm2；
[0024]其中，所述聚集刃位错为经过熔融KOH腐蚀后，在所述碳化硅晶片表面显露出腐蚀坑，任意两个所述腐蚀坑的几何中心之间的距离小于60微米的位错聚集。
[0025]优选地，所述聚集位错为聚集复合位错；
[0026]所述碳化硅单晶片的表面为其法线方向与c向夹角范围为2度
‑
8度，包括端点值；
[0027]所述碳化硅单晶片上的聚集复合位错密度为小于50个/cm2；
[0028]其中，所述聚集复合位错为经过熔融KOH腐蚀后，在所述碳化硅晶片表面显露出腐蚀坑，任意两个不同类型位错腐蚀坑的几何中心之间的距离小于60微米的位错聚集。
[0029]本专利技术还提供一种碳化硅晶体制作方法，包括：
[0030]对装好碳化硅原料的坩埚加盖无籽晶的石墨盖进行预处理；
[0031]提供籽晶，所述籽晶的聚集位错密度范围为小于200个/cm2；
[0032]将预处理的石墨盖更换为含所述籽晶的石墨盖，将其安装至预处理后的坩埚内；
[0033]生长碳化硅晶体；
[0034]原位退火。
[0035]优选地，所述籽晶的聚集螺位错密度范围为小于10个/cm2。
[0036]优选地，所述对装好碳化硅原料的坩埚加盖无籽晶的石墨盖进行预处理，具体包括：
[0037]设置坩埚温度范围为2000℃～2200℃，压力小于10Pa，并采用真空泵持续抽气；
[0038]预处理时长1小时
‑
10小时。
[0039]优选地，所述生长碳化硅晶体，具体包括：
[0040]使用含聚集位错密度范围为小于200个/cm2籽晶的石墨盖，控制生长温度范围在2200℃到2300℃，压力范围在50Pa到4000Pa，温度波动小于2℃，压力波动小于0.2Pa的生长条件生长碳化硅晶体。
[0041]进一步，使用含聚集位错密度范围为小于200个/cm2籽晶的石墨盖，控制生长温度范围在2200℃到2300℃，压力范围在50Pa到4000Pa，温度波动小于1℃，压力波动小于0.1Pa的生长条件生长碳化硅晶体。
[0042]进一步，使用含聚集位错密度范围为小于200个/cm2籽晶的石墨盖，控制生长温度范围在2200℃到2300℃，压力范围在50Pa到4000Pa，温度波动小于0.5℃，压力波动小于0.05Pa的生长条件生长碳化硅晶体。
[0043]优选地，所述原位退火，具体包括：
[0044]将温度升高至比所述生长高50℃
‑
200℃的温度，压力大于20000Pa，进行退火10小时
‑
100小时。
[0045]本专利技术中还提供一种碳化硅晶体，采用上面任意一项所述的制备方法制备形成。
[0046]另外，本专利技术还提供一种碳化硅单晶片制备方法，包括：
[0047]提供上述碳化硅晶体；
[0048]切割所述碳化硅晶体，研磨并抛光，得到碳化硅单晶片。
[0049]另外，本专利技术还提供一种半导体器件，采用上面任意一项所述的碳化硅单晶片制作形成。
[0050]经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的碳化硅单晶片表面为其法线方向与c向夹角为0度
‑
8度之间的表面，且该碳化硅单晶片上的聚集位错密度小于300个/cm2。所述聚集位错是指经过熔融KOH腐蚀后，得到的腐蚀坑中，任意两个腐蚀坑的几何中心之间的距离小于80微米的位错聚集情况。进一步可以限定，所述聚集位错是指经过熔融KOH腐蚀后，得到的腐蚀坑中，任意两个腐蚀坑的几何中心之间的距离小于50微米的位错聚集情况。在聚集位错密度较低的情况下，位错密度不一定很低，但是可以有效提高SiC基器件的良率。进一步，本专利技术提供的碳化硅单晶片表面为其法线方向与c向夹角为0度...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅单晶片，其特征在于，所述碳化硅单晶片的表面为其法线方向与c向夹角范围为0度
‑
8度的表面，包括端点值；所述碳化硅单晶片上的聚集位错密度小于300个/cm2；其中，所述聚集位错为经过熔融KOH腐蚀后，在所述碳化硅晶片表面显露出腐蚀坑，任意两个所述腐蚀坑的几何中心之间的距离小于80微米的位错聚集。2.根据权利要求1所述的碳化硅单晶片，其特征在于，所述聚集位错为聚集螺位错；所述碳化硅单晶片的表面为其法线方向与c向夹角范围为0度
‑
8度，包括端点值；所述碳化硅单晶片上的聚集螺位错密度为小于20个/cm2；其中，所述聚集螺位错为经过熔融KOH腐蚀后，在所述碳化硅晶片表面显露出对应螺位错的腐蚀坑，任意两个所述对应螺位错的腐蚀坑的几何中心之间的距离小于80微米的位错聚集。3.根据权利要求2所述的碳化硅单晶片，其特征在于，所述聚集位错为聚集螺位错；所述碳化硅单晶片的表面为其法线方向与c向夹角范围为0度
‑
8度，包括端点值；所述碳化硅单晶片上的聚集螺位错密度为小于5个/cm2；其中，所述聚集螺位错为经过熔融KOH腐蚀后，在所述碳化硅晶片表面显露出对应螺位错的腐蚀坑，任意两个所述对应螺位错的腐蚀坑的几何中心之间的距离小于60微米的位错聚集。4.根据权利要求1所述的碳化硅单晶片，其特征在于，所述聚集位错为聚集基平面位错；所述碳化硅单晶片的表面为其法线方向与c向夹角范围为2度
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8度，包括端点值；所述碳化硅单晶片上的聚集基平面位错密度为小于50个/cm2；其中，所述聚集基平面位错为经过熔融KOH腐蚀后，在所述碳化硅晶片表面显露出对应基平面位错的腐蚀坑，任意两个所述对应基平面位错的腐蚀坑的几何中心之间的距离小于40微米的位错聚集。5.根据权利要求1所述的碳化硅单晶片，其特征在于，所述聚集位错为聚集刃位错；所述碳化硅单晶片的表面为其法线方向与c向夹角范围为0度
‑
8度，包括端点值；所述碳化硅单晶片上的聚集刃位错密度为小于200个/cm2；其中，所述聚集刃位错为经过熔融KOH腐蚀后，在所述碳化硅晶片表面显露出腐蚀坑，任意两个所述腐蚀坑的几何中心之间的距离小于60微米的位错聚集。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春俊，娄艳芳，彭同华，王波，赵宁，郭钰，杨建，张平，邹宇，杨帆，
申请(专利权)人：北京天科合达新材料有限公司新疆天科合达蓝光半导体有限公司江苏天科合达半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：