[发明专利]一种准确辨别碳化硅单晶位错类型的方法

摘要

本发明公开了一种准确辨别碳化硅单晶位错类型的方法，该方法主要通过对SiC单晶衬底进行湿法腐蚀处理，借助激光共聚焦显微镜观察位错腐蚀坑的形成与发展，进而通过衬底腐蚀坑的截面图和夹角信息来判断衬底腐蚀坑对应的位错类型。本发明主要针对目前衬底片的缺陷密度在103 cm‑2量级，需要找到辨别缺陷的形成机制及降低缺陷密度的方法。因为衬底中不同类型的位错对SiC外延及器件产生不同的影响，因此，通过本发明可以准确地判断SiC衬底中的位错类型，对单晶生长工艺改进和高性能器件制备具有重要意义。 1

主权项

1.一种准确辨别碳化硅单晶位错类型的方法，其特征在于：对碳化硅单晶进行缺陷选择腐蚀，腐蚀完成后观察位错腐蚀坑形貌，获得腐蚀坑的截面图和宽度、深度信息，进而通过腐蚀坑的截面图和夹角来辨别位错类型。

2.根据权利要求1所述的准确辨别碳化硅单晶位错类型的方法，其特征在于：所述碳化硅单晶片是采用物理气相传输法或溶液法制备得到，所述碳化硅单晶晶型为4H‑SiC或6H‑SiC。

3.根据权利要求1所述的准确辨别碳化硅单晶位错类型的方法，其特征在于：所述碳化硅单晶腐蚀前，将晶片经过切割、研磨并抛光达到镜面的要求，清洗后备用。

4.根据权利要求1所述的准确辨别碳化硅单晶位错类型的方法，其特征在于：所述缺陷选择腐蚀中，所用的腐蚀剂为分析纯KOH、NaOH或者两者的混合物。

5.根据权利要求1所述的准确辨别碳化硅单晶位错类型的方法，其特征在于：用于缺陷选择腐蚀步骤的腐蚀反应容器为镍坩埚或坩埚，腐蚀炉采用三氧化二铝保温砖保温；其中，所述坩埚不与熔融KOH或NaOH发生反应。

6.根据权利要求1所述的准确辨别碳化硅单晶位错类型的方法，其特征在于：腐蚀完成后，碳化硅晶片取出在空气中冷却至室温。

7.根据权利要求6所述的准确辨别碳化硅单晶位错类型的方法，其特征在于：所述碳化硅晶片在测试前，将冷却至室温的晶片经过沸腾的酒精和蒸馏水进行清洗2‑5次。

8.根据权利要求1所述的准确辨别碳化硅单晶位错类型的方法，其特征在于：碳化硅单晶腐蚀坑的夹角通过腐蚀坑的宽度和深度信息进行三角形的正弦定理计算获得。

9.根据权利要求1所述的准确辨别碳化硅单晶位错类型的方法，其特征在于：不同掺杂类型的碳化硅单晶需要探索最佳腐蚀温度和腐蚀时间；当碳化硅单晶采用最佳腐蚀温度和腐蚀时间进行腐蚀实验时，碳化硅硅面的缺陷腐蚀坑完全显露，形状清晰，尺寸适中且缺陷腐蚀坑之间没有出现相互交叠。

10.根据权利要求1‑9任一项所述的准确辨别碳化硅单晶位错类型的方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）将腐蚀剂倒入坩埚中，开启腐蚀炉；

（2）设定腐蚀炉的腐蚀温度为400‑550℃，腐蚀炉温度达到设定温度后稳定0.5‑2个小时，待坩埚中水分完全挥发后使用；

（3）将碳化硅晶片至于镍丝制成的样品笼中，缓慢放入400‑550℃熔融的腐蚀剂中，设定腐蚀时间为1‑35分钟；

（4）腐蚀完成后，将碳化硅晶片取出且在空气中冷却至室温，随后，将腐蚀后的碳化硅晶片经沸腾的酒精和蒸馏水清洗2‑5次；

（5）通过激光共聚焦显微镜观察腐蚀坑，对腐蚀坑的截面图、宽度、深度和夹角信息进行记录；

（6）若碳化硅单晶晶片经设定时间腐蚀后，碳化硅硅面缺陷腐蚀坑没有完全显露且显露出的腐蚀坑宽度全部小于10μm，则为欠腐蚀，然后需重复步骤（1）‑（5），直至碳化硅硅面缺陷腐蚀坑完全显露且腐蚀坑之间发生相互交叠，即为过腐蚀。