[发明专利]一种鉴别SiC中缺陷的方法

说明书

本发明涉及一种鉴别SiC中缺陷的方法，属于半导体缺陷的测量领域，方法包括将SiC样品采用激光扫描共聚焦荧光显微镜观察，根据收集发光的情况，鉴别SiC中微管、空洞情况。该方法简单可靠，特别适用于高掺杂不透明SiC的缺陷观察，可对任一晶型和掺杂的SiC衬底生产的任一工序内的产品进行检测，有利于实施生产过程质量控制。

技术领域

本发明涉及一种鉴别SiC中缺陷的方法，属于半导体缺陷的测量领域，尤其适用于高掺杂不透明的SiC衬底的微管、空洞鉴别方法。

背景技术

第三代半导体材料碳化硅(SiC)具有禁带宽、临界雪崩击穿电场强度高、热导率高、电子饱和漂移速度高等特点，在高温、高频、大功率、光电子及抗辐射等方面具有巨大的应用潜力，是制造高性能电力电子器件、大功率固体微波器件和固体传感器等新型器件以及耐高温集成电路的优选材料，从而广泛应用于石油、化学、汽车、航空、航天、通信、武器等行业。制作微波器件关键是衬底电阻率要高，最好是半绝缘衬底，具有低介电损耗，且可以降低器件的寄生电容效应。

目前影响SiC应用的主要因素是其高密度的缺陷。最为常见的为微管。微管是空心的超级螺位错，其成因已经提出或者确定，包括Si或者C夹杂物、多型、空洞等。随着生长技术的发展，微管密度逐年的下降。

观察微管的方法比较多，包括腐蚀方法，光学方法和同步辐射形貌法。不同方法各有优缺点。同步辐射法可以确定微管的本质，然而需要同步光源，且需要特殊的制样。而腐蚀方法简单易行但是受到腐蚀条件、掺杂的影响，微管和位错的腐蚀坑形貌很难区分。显微镜观察微管是最为通用的方法，一般商用的SiC都是采用这个方法来测试其微管密度。然而此方法需要晶体本身透明，才能确定微管的透射偏光形貌。对于空洞，一般采用的是显微镜观察，其要求和微管一致，需要透明衬底。但是N型SiC衬底的电阻率0.028Ω*cm,整体显示绿色，透明性差。荧光SiC衬底需要N杂质、B杂质或者Al杂质的高浓度掺杂，其晶片本身不透明。因此采用显微镜方法无法确定微管密度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种鉴别SiC中缺陷的方法，本发明的方法能在PL的的基础上简单快速的判断微管、空洞缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种鉴别SiC中缺陷的方法，包括步骤如下：

(1)取待检验的SiC样品切割成晶片，并进行抛光预处理；

(2)用带有325nm激光器的拉曼光谱仪或带有405nm激光器的激光共聚焦荧光显微镜，进行PL谱测量；

(3)采集500-600nm的发光或420-430nm的发光。

(4)根据发光强度的强度分析缺陷类型。

优选的，步骤(1)中，SiC样品掺杂有施主元素、受主元素，SiC样品中施主元素包括氮(N)元素，受主元素包括铝(Al)元素和硼(B)元素。保证其可以光致发光，在物理气相沉积(PVT)生长SiC单晶过程中，施主元素N的引入通过在生长过程中通入氮气来实现，受主元素的引入通过在生长粉料中混合掺杂源来实现。为满足各种应用需求，会在SiC中掺杂定量施主受主元素，此时为有意掺杂。而无意掺杂是指并非有意引入施主受主元素，而是受生长环境影响，引入少量施主或受主元素，此时掺杂浓度较低。

根据本发明优选的，步骤(1)中切割的SiC样品晶片，晶型为6H、4H、3C或15R晶型中的任意一种；观测适用于任何掺杂的衬底材料，即高纯、非有意掺杂、P型掺杂、N型掺杂、P型掺杂或者施主受主共掺杂等。

进一步优选的，步骤(1)中，所述SiC样品晶片为圆形晶片，直径为≤200mm，N型、P型掺杂或者施主受主共掺杂导致的不透明SiC衬底材料；所述SiC样品晶片厚度为250-5000μm。