[发明专利]碳化硅晶片、晶锭及其制备方法

说明书

本申请涉及一种碳化硅晶片、晶锭及其制备方法，属于半导体材料领域。所述碳化硅单晶片包含氮元素，所述碳化硅单晶片具有六边形色斑的数量不大于50个，形成所述六边形色斑的边部垂直于10‑10方向。本申请发现一种含氮的碳化硅晶片中存在的新型缺陷即六边形色斑，该六边形色斑的颜色不同于碳化硅主体区域的颜色，但与平面六边形空隙缺陷不同并不是六边形的空洞，六边形色斑会使得碳化硅晶片的电阻率不均匀，会严重影响碳化硅晶片制得的半导体器件的电学性能，如使得在碳化硅晶片上做的器件失效，因此本申请提供了一种包含六边形色斑数量少的碳化硅晶片和碳化硅晶锭。

技术领域

本申请涉及一种碳化硅晶片、晶锭及其制备方法，属于半导体材料领域。

背景技术

碳化硅单晶是最重要的第三代半导体材料之一，因其具有禁带宽度大、饱和电子迁移率高、击穿场强大、热导率高等优异性质，而被广泛应用于电力电子、射频器件、光电子器件等领域。目前碳化硅单晶的主要制备方法是物理气相传输(PVT)法，也是目前至今为止生长大直径SiC晶体最成功的方法。其主要是通过在高温下使碳化硅原料升华产生的气相源输运至籽晶处重新结晶生长SiC晶体。

目前已成熟的SiC器件包括：碳化硅肖特基二极管，其主要采用结型势垒肖特基二极管或混合p-n肖特基二极管结构；碳化硅金属-氧化物-半导体场效应管，SiC功率模块在光伏发电、风电、电动汽车、机车牵引、舰船等领域发展迅速；碳化硅光电器件，SiC在光电器件方面的应用主要包括绿光发光二极管、蓝光发光二极管和紫外光电二极。

一些公司已能提供Φ1英寸、2英寸、3英寸和4寸的晶片，虽然目前已经可以提供大尺寸的单晶片。目前的SiC晶片仍然存在许多结构缺陷，如微管、位错、夹杂以及镶嵌结构等，但是要大规模用到器件上还存在一定的差距，因为器件的性能取决于SiC晶片质量的好坏，尤其SiC晶片的缺陷会影响制得的器件的质量。而碳化硅单晶片中存在的微管、位错、夹杂以及镶嵌结构已经被熟知且研究解决的方案比较多。但是，碳化硅单晶长晶质量条件要求高，影响因素复杂，对碳化硅单晶的缺陷认识尚处于不全面的阶段，而碳化硅单晶的质量对制得的器件的重要，需要继续完善碳化硅单晶片的质量以保证制得的器件的质量。

发明内容

为了解决上述问题，提供了一种碳化硅晶片、晶锭及其制备方法，本申请发现一种含氮的碳化硅晶片中存在的新型缺陷即六边形色斑，该六边形色斑的颜色不同于碳化硅主体区域的颜色，但与平面六边形空隙缺陷不同并不是六边形的空洞，六边形色斑会使得碳化硅晶片的电阻率不均匀，会严重影响碳化硅晶片制得的半导体器件的电学性能，如使得在碳化硅晶片上做的器件失效，因此本申请提供了一种包含六边形色斑数量少的碳化硅晶片和碳化硅晶锭。

根据本申请的一个方面，提供了一种碳化硅单晶片，所述碳化硅单晶片包含氮元素，所述碳化硅单晶片具有六边形色斑的数量不大于50个，形成所述六边形色斑的边部垂直于10-10方向。

可选地，所述碳化硅单晶片具有六边形色斑的数量不大于30个。可选地，所述碳化硅单晶片具有六边形色斑的数量的上限选自25个、20个、15个、10个、5个和3个，下限选自25个、20个、15个、10个、5个、3个和0个。优选地，所述碳化硅单晶片具有六边形色斑的数量不大于10个。更优选地，所述碳化硅单晶片具有六边形色斑的数量不大于3个。更优选地，所述碳化硅单晶片具有六边形色斑的数量为0个。

可选地，六边形色斑的数量的密度小于0.3个\平方厘米。例如，4英寸100mm的碳化硅晶面的数量不大于25个。进一步地，六边形色斑的数量的密度小于0.05个\平方厘米。例如，4英寸100mm的碳化硅晶面的数量不大于4个。

可选地，所述碳化硅单晶片的直径不小于75mm。优选地，所述碳化硅单晶片的直径不小于100mm。更优选地，所述碳化硅单晶片的直径不小于150mm。