[发明专利]一种偏向SiC晶体的大边、小边精确定向方法

说明书

本发明涉及一种偏向SiC晶体的大边、小边精确定向方法，属于晶体加工领域，方法包括提供进行过磨平面处理的偏向SiC晶体，提供X射线定向仪；标记偏向SiC晶体的生长大边、生长小边；选取偏向SiC晶体的衍射面，将X射线定向仪的探测器位置固定在该衍射面发生布拉格衍射位置处，测试位于(0001)面与(11‑20)面或(0001)面与(1‑100)面之间衍射面衍射角的位置，在磨平的平面内旋转晶体，不断测试调整晶体表面的衍射方向，直至测得的衍射角与偏向后的理论值一致，实现对偏向SiC晶体大边、小边的精确定向。本方法定位准确，误差小，无需对晶体进行二次滚圆，降低了晶体开裂的风险。

技术领域

本发明涉及一种偏向SiC晶体的大边、小边精确定向方法，属于晶体加工领域。

背景技术

SiC作为第三代宽禁带半导体材料的一员，具有禁带宽度大、热导率高、临界击穿场强高、化学性能稳定等优异的性质。基于这些性质，SiC材料在高温、高频、高压、大功率、光电子及抗辐射等方面具有巨大的引用潜力。目前，SiC基电子器件已被广泛应用于航空航天、智能电网、混合动力汽车等领域。

目前常用的SiC衬底材料为4H-SiC、6H-SiC，它们均属于六方晶系。衬底表面一般为（0001）面或（0001）面附近的近邻面。根据半导体业界传统的要求，需要在半导体衬底材料上做定位边来标记晶体的晶向。在4H-SiC或6H-SiC单晶中存在两个定位边，分别为主定位边（大边）、副定位边（小边）。主定位边指向晶体学[1-100]方向，副定位边指向晶体学[11-20]方向，主定位边与副定位边之间呈90°夹角。此外，在SiC衬底中，定位边还能够表明晶体偏向的方向。如同质外延SiC薄膜时采用的（0001）偏向[11-20]方向4°或8°的衬底材料，此时衬底表面的法线方向偏向小边方向，并与[0001]方向成4°或8°的夹角。当衬底的大边、小边位置定向不准时，会严重影响衬底的后期使用，如容易导致采用该衬底外延的SiC薄膜中产生多型夹杂等问题。因此准确定位大边、小边的方向对描述晶体的晶向及偏角具有重要意义。

当SiC单晶生长完成后，一般需要经过磨平面、晶体定向、滚圆、磨定位边、切割、研磨、抛光等过程，最终加工成SiC衬底。目前在对晶体定向时，一般有两种方法。第一种方法是按照籽晶生长大边的位置确定晶体的大边、小边方向：将籽晶的大边作为晶体的大边方向，然后在与生长大边垂直90°方向上确定小边。当采用该方法时，晶体大边、小边定向的准确性严重受籽晶大边、小边定向准确性的影响，当籽晶的大边、小边定向不准确时，该方法得到的晶体的大边、小边方向通常也不准确。同时，生长大边在生长结束后有时无法明确辨别，需要凭借经验进行寻找生长大边，因此导致此方法中人为因素引入的误差较大。第二种方法是先将晶体进行磨平面，然后再将晶体进行初步滚圆，得到圆柱形晶体，再采用X射线定向仪，实现对晶体的大边、小边方向进行精确定向，最后对晶体进行二次滚圆，将晶体直径滚成目标直径。该方法虽然能够实现对大边、小边方向的精确定向，但实际采用X射线定向仪定向过程中，需要不断转动晶体的外圆，步骤繁琐。同时，该步骤中晶体需要进行两次滚圆，而第二次滚圆时晶体容易发生开裂，因此该定向方法，实际操作过程步骤繁琐，且增大了晶体开裂的风险。