[发明专利]一种碳化硅晶体、其使用的籽晶及籽晶的制备方法

说明书

本申请公开了一种碳化硅晶体、其使用的籽晶及籽晶的制备方法，属于半导体材料技术领域。所述碳化硅籽晶包括第一表面和与所述第一表面相反的第二表面，所述第一表面和/或所述第二表面具有多个原子台阶，所述原子台阶的宽度为50～1000nm，所述原子台阶的高度为0.02～0.5nm；多个所述原子台阶之间的宽度差不大于10nm；和/或多个所述原子台阶之间的高度差不大于0.01nm。该碳化硅籽晶的原子台阶均匀排列，且每个台阶的尺寸均一，为后续生长得到超高品质的晶体奠定基础。

技术领域

本申请涉及一种碳化硅晶体、其使用的籽晶及籽晶的制备方法，属于半导体材料技术领域。

背景技术

碳化硅晶体作为重要的第三代半导体材料之一，在高温、高频、高功率、抗辐射等方面具有优秀的性能，碳化硅基器件已经在军事、民事、航空航天等多领域得到了广泛应用，是各国科学技术研究的重点领域。

目前，生长碳化硅晶体采用最广泛的是物理气相传输法，其次还有液相法以及化学气相传输方法等。采用上述生长方法来制备高品质的碳化硅衬底时，都离不开高质量的碳化硅籽晶，即在籽晶上同质外延生长碳化硅晶体。由于籽晶为后续的晶体生长提供一个生长中心，籽晶中存在的问题往往会遗传到后续生长的晶体中，因此籽晶的质量、尺寸对生长晶体的质量、尺寸有着至关重要的影响。

传统的碳化硅籽晶在制备过程中需要经过切割、磨平等步骤，因此在加工过程中不可避免的破坏了晶体表面原有的生长信息，尤其对原子台阶产生了严重破坏，引入大量缺陷特征，导致后续生长的晶体质量变坏。此外，为了获得足够高的生长台阶密度和高质量晶体，通常以偏离C面(0001)一定角度进行生长，为了使籽晶的生长面偏离C面一定角度，加工过程中对生长台阶的破坏更加严重。专利CN110670123A提出了一种延续单一生长中心制备碳化硅单晶的方法，对于传统籽晶生长获得的晶体，挑选具有不经过处理的拥有单一生长中心的晶片作为籽晶，避免多核生长现象，有效降低了单晶内部缺陷密度。然而上述籽晶的处理方式，由于后期生长物料的配比失衡，很难获得高质量无宏观缺陷的籽晶晶片，并且效率低下，每个晶棒只能获取一片籽晶；而采用重复多次生长a面进行籽晶优化，其周期很长且生长过程耦合因素太多不易获得高质量的籽晶。

此外，由于传统籽晶的原子台阶密度不可控，因此生长过程中容易产生多型以及位错等缺陷，难以保证后续生长的碳化硅晶体的质量。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种碳化硅晶体、其使用的籽晶及籽晶的制备方法。该碳化硅籽晶的原子台阶均匀排列，且每个台阶的尺寸均一，为后续生长得到超高品质的晶体奠定基础。

根据本申请的一个方面，提供了一种碳化硅籽晶，其包括第一表面和与所述第一表面相反的第二表面，所述第一表面和/或所述第二表面具有多个原子台阶，所述原子台阶的宽度为50～1000nm，所述原子台阶的高度为0.02～0.5nm；

多个所述原子台阶之间的宽度差不大于10nm；和/或

多个所述原子台阶之间的高度差不大于0.01nm。

优选的，多个所述原子台阶之间的宽度差不大于5nm；和/或

多个所述原子台阶之间的高度差不大于0.005nm。

可选地，所述碳化硅籽晶的晶型为2H-SiC、3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC和15R-SiC中的一种；

优选的，所述碳化硅籽晶为4H-SiC，所述原子台阶的宽度为200～800nm，优选为400～600nm，更优选为500nm；所述原子台阶的高度为0.05～0.5nm；优选为0.1～0.2nm；更优选为0.125nm；和/或

所述碳化硅籽晶为6H-SiC，所述原子台阶的宽度为400～1000nm，优选为600～800nm，更优选为700nm；所述原子台阶的高度为0.05～0.5nm；优选为0.2～0.3nm；更优选为0.243nm。