4H-SiC制造技术

本申请提供了一种

【技术实现步骤摘要】
4H
‑
SiC单晶中位错缺陷的检测方法


[0001]本申请涉及于半导体材料测试表征
，尤其涉及
4H
‑
SiC
单晶中螺位错
(TSD)、
刃位错
(TED)
或混合位错
(TMD)
缺陷的快速检测方法
。

技术介绍

[0002]近年来，随着市场对电力电子器件需求的增加，
4H
‑
SiC
凭借其高击穿电场强度
、
高电子迁移速率和高热导率等优异性能成为最有前途的宽禁带半导体材料之一
。
在过去的几十年中，随着单晶生长工艺的优化，
4H
‑
SiC
晶体的质量有了显著的提升
。
已经成功制备出了低微管密度的晶体
。
然而，碳化硅
(Silicon Carbide
，
SiC)
晶体中仍然存在大量的结构缺陷，例如基平面位错
(BPD)、
螺位错
(TSD)、
刃位错
(TED)
或混合位错
(TMD)
等，这些缺陷的存在严重影响了器件的使用寿命和降低了器件的各种性能
。
[0003]为了研究
SiC
单晶中的位错，湿法腐蚀通常用于产生诱生位错的蚀刻坑
。
湿法腐蚀也称为熔盐法，是利用熔融的盐类，如
KOH(KOH)
进行刻蚀的方法，这种方法简单易行，而且反应速度很快
。
熔融
KOH
腐蚀
4H
‑
SiC
单晶时会优先选择应变高的区域反应
。
在位错区域具有比完美区域更大的应力，应力与应变遵循胡克定律
。
因此，熔融
KOH
会优先刻蚀含有位错的区域，从而形成腐蚀坑
。
然后，通过观察位错腐蚀坑的形貌以及尺寸大小，能够有效的区分贝壳型的基平面位错
。
然而，由于刃位错
、
螺位错和混合位错有相似腐蚀坑，它们被腐蚀后等呈现出六边形形貌，因此仅通过腐蚀坑的形貌很难精确区分出刃位错
、
螺位错和混合位错
。
也有研究通过腐蚀坑的尺寸来判断位错的类型，然而，由于螺位错或混合位错的
Burgers
矢量相近，因此仅通过腐蚀坑的大小也是很难准确区分螺位错和混合位错
。
[0004]因此，需要提供一种更为有效地区分
4H
‑
SiC
单晶中螺位错
、
刃位错或混合位错缺陷的方法
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本申请实施例提供一种
4H
‑
SiC
单晶中位错缺陷的检测方法，特别适用于半绝缘型
4H
‑
SiC
单晶中螺位错
(TSD)、
刃位错
(TED)
或混合位错
(TMD)
缺陷的快速检测
。
[0006]本申请实施例提供的缺陷检测方法，主要包括如下步骤：
[0007]将经表面抛光和清洗处理后的
4H
‑
SiC
晶片放置在熔融的盐类腐蚀液中腐蚀，使所述
4H
‑
SiC
晶片中含有位错的区域形成腐蚀坑；
[0008]利用金相显微镜在暗场模式下观察所述
4H
‑
SiC
晶片硅面的腐蚀坑，其中，亮白色六边形腐蚀坑为刃位错缺陷，黑色六边形腐蚀坑为螺位错和混合位错缺陷；
[0009]利用所述金相显微镜在微分干涉模式观察所述黑色六边形腐蚀对应区域，其中，黑色六边形腐蚀中白色图案呈第一样式的为螺位错缺陷
、
黑色六边形腐蚀中白色图案呈第二样式的为混合位错缺陷
。
[0010]可选地，利用金相显微镜在暗场模式下观察所述
4H
‑
SiC
晶片的腐蚀坑，还包括：椭
圆形腐蚀坑为基平面位错缺陷
。
[0011]可选地，所述熔融的盐类腐蚀液为熔融的
KOH。
[0012]可选地，放置在熔融的盐类腐蚀液中腐蚀，包括：
[0013]将所述
4H
‑
SiC
晶片预热至
150
至
200℃
后，放置在熔融的
KOH
中腐蚀
。
[0014]可选地，所述熔融的
KOH
的温度为
400
～
600℃、
腐蚀时间为
10
～
60
分钟
。
[0015]可选地，所述方法还包括：将
4H
‑
SiC
单晶沿垂直于其轴向或近似其轴向的方向切割，得到所述
4H
‑
SiC
晶片；
[0016]可选地，对所述
4H
‑
SiC
晶片进行表面抛光之前，所述方法还包括：
[0017]对所述
4H
‑
SiC
晶片进行减薄处理，以去除切割引入的表面缺陷和机械损伤
。
[0018]可选地，在所述熔融的盐类腐蚀液中腐蚀后，所述螺位错缺陷的直径为
50
～
90
μ
m。
[0019]本实施例提供的
4H
‑
SiC
单晶中位错缺陷的检测方法，利用腐蚀液对
4H
‑
SiC
晶片进行湿法腐蚀，使晶片中含有位错的区域形成腐蚀坑
。
然后，采用金相显微镜分别暗场模式和微分干涉模式观察腐蚀，由于不同位错的伯格斯矢量不同，其腐蚀机理也各不相同，其中，刃位错沿位错线腐蚀
、
螺位错沿层状腐蚀
、
混合位错两种腐蚀同时发生，所以在
4H
‑
SiC
晶片的硅面会形成不同形貌的腐蚀坑，在不同的模式下腐蚀坑的成像结果也不同，进而可以精确的识别出
4H
‑
SiC
单晶中螺位错
、
刃位错或混合位错缺陷
。
与其他识别位错的方法不同，本实施例提供的检测方法，既不会因位错伯格斯矢量相近造成腐蚀坑尺寸相近而识别错误，并且该方法操作简单，可以满足工业上快速
、
大量且高效的识别位错缺陷的要求
。
附图说明
[0020]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
4H
‑
SiC
单晶中位错缺陷的检测方法，其特征在于，应用于半绝缘型碳化硅单晶，所述方法包括：将经表面抛光和清洗处理后的
4H
‑
SiC
晶片放置在熔融的盐类腐蚀液中腐蚀，使所述
4H
‑
SiC
晶片中含有位错的区域形成腐蚀坑；利用金相显微镜在暗场模式下观察所述
4H
‑
SiC
晶片硅面的腐蚀坑，其中，亮白色六边形腐蚀坑为刃位错缺陷，黑色六边形腐蚀坑为螺位错和混合位错缺陷；利用所述金相显微镜在微分干涉模式观察所述黑色六边形腐蚀对应区域，其中，黑色六边形腐蚀中白色图案呈第一样式的为螺位错缺陷
、
黑色六边形腐蚀中白色图案呈第二样式的为混合位错缺陷
。2.
根据权利要求1所述的
4H
‑
SiC
单晶中位错缺陷的检测方法，其特征在于，利用金相显微镜在暗场模式下观察所述
4H
‑
SiC
晶片硅面的腐蚀坑，还包括：椭圆形腐蚀坑为基平面位错缺陷
。3.
根据权利要求1所述的
4H
‑
SiC
单晶中位错缺陷的检测方法，其特征在于，所述熔融的盐类腐蚀液为熔融的
KOH。4.
根据权利要求1或3所述的
4H
‑
SiC
单晶中位错缺陷的检测方法，其特征在于，放置在熔融的盐类腐蚀液中腐蚀，包括：将所述
4H
‑
SiC
晶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨祥龙，李华东，陈秀芳，胡小波，王垚浩，
申请(专利权)人：广州南砂晶圆半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：