[发明专利]基于溶液射流辅助激光图形化碳化硅籽晶的方法

说明书

本发明提供一种基于溶液射流辅助激光图形化碳化硅籽晶的方法，通过喷嘴向碳化硅籽晶喷涂包含抗氧化剂以及金属离子添加剂的辅助液，以在碳化硅籽晶表面形成持续流动的液膜层；在刻蚀过程中，通过液膜层能有效降低非激光聚焦处的温度，防止碳化硅的升华，减小重熔区；通过流动的辅助液，可对加工残渣和毛刺进行冲击，以提高加工精度；通过抗氧化剂可降低氧化硅的形成概率；通过金属离子添加剂配合空泡，可提高碳化硅籽晶的去除速率；在激光加工后，还可通过进一步的刻蚀步骤，以去除微量的热损伤层，从而进一步的提高碳化硅籽晶表面的质量，以提高后续制备的碳化硅晶体的质量。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种基于溶液射流辅助激光图形化碳化硅籽晶的方法。

背景技术

随着半导体技术的不断革新，第三代半导体材料逐渐成为新一代信息技术的核心支撑。其中，第三代宽禁带材料碳化硅（SiC）因具备禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速率快、化学稳定性高、抗辐射能力强等优越性能，已成为耐高温、高频、抗辐射、大功率半导体器件材料的优先选择。

由于SiC自身材料的优良特性和SiC器件所呈现出的巨大应用前景，SiC晶体的生长以及相关器件的研究一直是国内外的前沿研究热点，涉猎SiC晶体生产加工的研究也越来越多，SiC相关产业链也初具规模。

要充分实现SiC器件的优异性能，高质量的SiC单晶生长技术是其关键。目前，SiC单晶的生长方法主要有物理气相传输法（Physical Vapor Transportmethod，PVT）、高温化学气相沉积法、溶液法等。其中，PVT法因其具有较高的生长速率、较为稳定的生长工艺和成本优势，已基本成为SiC单晶生长的标准方法。

PVT法的生长过程主要可概括为多晶SiC在高温低压的条件下升华所产生的气相组分（主要为Si，Si₂C，SiC₂），在温度梯度的驱动下，到达位于较低温度的SiC籽晶处，以产生过饱和度，而在SiC籽晶上结晶，从而不断生长SiC单晶。一般做法是将SiC粉料放置在石墨坩埚底部，将SiC籽晶放置在坩埚埚盖附近，坩埚通过射频感应加热，通过石墨毡或多孔石墨绝热，以产生一定的温度梯度，且在温度梯度的驱动下，升华的多晶SiC气相组分可以在SiC籽晶上凝结并结晶，以得到SiC单晶。

SiC籽晶作为晶体生长的成核基础，其表面的质量对形成的SiC晶体质量有着巨大的影响。目前，SiC籽晶的加工过程基本是依靠机械磨刨加工和反应离子刻蚀。其中，由于机械加工需要对SiC籽晶表面施加剪切力，因此被加工的SiC籽晶表面会存在凹槽、粉化和微裂纹的损伤。在液相化学腐蚀中，则会在加工表面留下微孔层；气相化学腐蚀去除效率一般在100nm/min，对于微米级的图形刻蚀时间过长，而且长时间刻蚀则易形成微掩膜，会降低刻蚀速度，比较适合精密修复加工表面损伤；激光加工效率和精度比较高，但一般的激光会使加工晶体周围发生重熔，且在重熔过程中存在氧化问题，以及在加工区容易出现毛刺、鱼鳞碎片等缺陷。

因此，提供一种基于溶液射流辅助激光图形化碳化硅籽晶的方法，实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于溶液射流辅助激光图形化碳化硅籽晶的方法，用于解决现有技术中在图形化碳化硅籽晶时所存在的上述一系列的缺陷问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于溶液射流辅助激光图形化碳化硅籽晶的方法，所述方法包括步骤：

提供碳化硅籽晶，并将所述碳化硅籽晶固定在激光器的托盘上；

通过喷嘴向所述碳化硅籽晶喷涂辅助液，以在所述碳化硅籽晶表面形成具有预设厚度的液膜层，且所述液膜层持续流动，其中，所述辅助液包含抗氧化剂以及金属离子添加剂；