[发明专利]一种高质量碳化硅衬底及其制备方法

说明书

本申请公开了一种高质量碳化硅衬底及其制备方法，该碳化硅衬底的平整度指标warp＜20μm，bow＜20μm，所述碳化硅衬底在同一径向上的电阻率相差不超过10Ω·cm。本申请的碳化硅衬底，平整度指标warp和bow均控制在20μm以内，所述碳化硅衬底的电阻率分布均匀，所述高质量碳化硅衬底具有较好的面型参数和电阻率分布均匀性；该制备方法在退火处理中，通过碳化硅晶体的上下表面覆盖第一盖板和第二盖板，第一盖板和第二盖板散热，降低了碳化硅晶体籽晶面和生长面的温度，从而降低了碳化硅晶体籽晶面和生长面的应力，从而减少了碳化硅晶体籽晶面和生长面表面与中心区域应力的差值，改善了碳化硅晶体的面型质量。

技术领域

本申请涉及一种高质量碳化硅衬底及其制备方法，属于半导体材料的技术领域。

背景技术

碳化硅单晶(SiC)作为第三代半导体材料，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、光电子器件等领域。

目前商品碳化硅单晶多使用PVT(物理气相沉积法)的生长方法，然后通过端面加工、多线切割、研磨和抛光加工工序制备得到碳化硅衬底；上述加工得到的衬底片存在Bow值和Warp值过大或电阻率不稳定而不符合要求的问题。

现有技术中，采用湿法刻蚀工艺得到Bow值和Warp值较低的碳化硅衬底，但该湿法方法会使得衬底表面残留刻蚀液，在一定程度上造成衬底表面各异向性，造成表面缺陷异向腐蚀，影响碳化硅衬底表面的质量。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种高质量碳化硅衬底及其制备方法，该碳化硅衬底平整度指标warp和bow均控制在20μm以内，所述碳化硅衬底的电阻率分布均匀，所述高质量碳化硅衬底具有较好的面型参数和电阻率分布均匀性。

根据本申请的一个方面，提供了一种高质量碳化硅衬底，所述碳化硅衬底的平整度指标warp＜20μm，bow＜20μm，所述碳化硅衬底在同一径向上的电阻率相差不超过10Ω·cm。

进一步地，所述碳化硅衬底的平整度指标warp＜18μm，bow＜15μm，所述碳化硅衬底在同一径向上的电阻率相差不超过5Ω·cm；优选地，所述碳化硅衬底的平整度指标warp＜15μm，bow＜12μm；所述碳化硅衬底在同一径向上的电阻率相差不超过3Ω·cm。

进一步地，所述衬底的表面粗糙度＜0.08nm，所述衬底的面型数据：TTV ＜10μm，LTV＜1.5μm，SF3R0.5μm，其中，LTV与SF3R均为1cm*1cm；优选地，所述衬底的表面粗糙度＜0.07nm，所述衬底的面型数据：TTV＜6μm， LTV＜1μm，SF3R0.3μm；优选地，所述衬底的表面粗糙度＜0.06nm，所述衬底的面型数据：TTV＜4μm，LTV＜0.5μm，SF3R0.1μm。

进一步地，所述碳化硅衬底的凹坑缺陷的密度＜1个/cm²，凸起缺陷的密度＜1个/cm²；优选地，所述碳化硅衬底的凹坑缺陷的密度＜0.5个/cm²，凸起缺陷的密度＜0.5个/cm²；优选地，所述碳化硅衬底的凹坑缺陷的密度＜0.2个 /cm²，凸起缺陷的密度＜0.2个/cm²。

本申请中，warp翘曲度，是晶片中心面与基准平面之间的最大和最小距离之差。Bow弯曲度，是晶片中心面凹凸形变的一种度量。TTV表示整个衬底最高与最低高度差值。LTV是衬底上每个曝光点最高和最低海拔的差值。LTV 测量值是相对于一个平行于干涉仪的理想参考面的背面平面，因此锥度包括在测量中。SF3R是使用重聚焦的方法测量聚焦平面上的最高点和聚焦平面下的最低点之间的差值，但SF3R是使用全局三点参考被用来代替理想的参考。在每个场地内可能有一些局部倾斜，因此SF3R结果更能准确表征晶体表面的局部平整度。

根据本申请的另一个方面，本发明还提供了一种高质量碳化硅衬底的制备方法，所述方法包括以下步骤：