[发明专利]一种碳化硅位错检测方法

说明书

本发明涉及单晶材料位错检测技术领域，公开了碳化硅位错检测方法。本发明提供一种碳化硅位错检测方法，包括如下步骤：S1，设置晶圆；S2，使用带有刻蚀气体的等离子体火炬扫描晶圆表面，对晶圆表面进行刻蚀；S3，对晶圆进行冷却处理；S4，观察晶圆表面刻蚀坑的数目，从而计算得到晶圆的位错密度。本发明的碳化硅位错检测方法，可以方便、快速地得到碳化硅表面刻蚀坑的数目信息，耗时短、危害性小、便于流水线工作。

技术领域

本发明涉及单晶材料位错检测技术领域，尤其是涉及一种碳化硅位错检测方法。

背景技术

位错是晶体材料的一种线缺陷，指在晶体中沿着特定的结晶学取向发生的晶格偏离严格周期性排列的现象，常见的有刃位错、螺旋位错和基地平面位错等。

晶圆的位错密度是评价晶圆的一种非常重要的参数，位错密度太高会让半导体的实际电学性能大大降低，从而生产处的器件无法达到设计的性能。单晶碳化硅材料由于其特殊的基于物理气相传输的生长方式，长出的晶体往往位错密度较高(～10⁴cm^-2)，这也是限制单晶碳化硅材料在集成电路方面进一步应用的一个重要原因。许多专家学者在研究如何降低生长出来的碳化硅的位错密度，因此，一种针对碳化硅的位错密度进行简单、快速的测量的方法具有十分重大的意义。

通常切开后的碳化硅晶圆上的位错难以直接用显微镜观察到，但是位错部位的结构没有周围完美晶格部分的结构稳定，因此可以利用这个特性，对晶圆进行刻蚀，有位错的部分因为结构不稳定，所以化学刻蚀速率较快，在刻蚀过程中会形成一个小坑，通过计算这些刻蚀坑的数目就可以知道晶圆位错的密度。

传统的检测碳化硅位错密度的方法为熔融氢氧化钾刻蚀的方法，该方法的操作流程如下：1、把碳化硅晶圆放入镍坩埚中，在其中加满氢氧化钾颗粒；2、把镍坩埚放入马弗炉中，加热到400～600度，保温一段时间进行刻蚀；3、降温到室温后，用去离子水清洗样品；4、把样品放在显微镜下，观察和记录刻蚀坑的数目，从而计算出位错密度。

如图1(a)与图1(b)，传统熔融氢氧化钾刻蚀法在检测P型碳化硅和低掺杂的n型碳化硅的位错密度时表现出色，但是被用于检测高掺杂的n型碳化硅时，产生的刻蚀坑呈圆形，难以通过刻蚀坑的形状来辨认位错的种类，并且产生的刻蚀坑的密度严重小于实际的位错密度，故无法满足位错信息检测的要求。而且，目前市场上大部分单晶碳化硅都为高掺杂的n型碳化硅，所以该方法对于市场上大部分的单晶碳化硅材料都不可行。此外，该方法为一种湿法刻蚀法，在流片的过程中需要将晶圆拿离生产线，不利于流水行操作；该方法包含升温、保温、降温过程，全程耗时2小时作用，耗时长；该方法需要用到熔融氢氧化钾，是一种强碱，具有强腐蚀性，且熔融状态下温度较高，容易危害到人的健康。

因此，亟需设计一种能够高效检测高掺杂的n型碳化硅的位错信息的检测方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种碳化硅位错检测方法，可以满足高掺杂碳化硅的位错检测，同时耗时短、利于流水线作业、对人体危害性小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种碳化硅位错检测方法，包括如下步骤：

S1，设置晶圆；

S2，使用带有刻蚀气体的等离子体火炬扫描晶圆表面，对晶圆表面进行刻蚀；

S3，对晶圆进行冷却处理；

S4，观察晶圆表面刻蚀坑的数目，从而计算得到晶圆的位错密度。

作为上述技术方案的进一步改进，S2中，所述带有刻蚀气体的等离子体火炬表面通入有第一惰性气体，以形成第一惰性气体火炬层。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一惰性气体火炬层表面还通入有第二惰性气体，以形成第二惰性气体火炬层。