[发明专利]一种表面颗粒物少的晶片及其处理方法

说明书

本申请公开了一种表面颗粒物少的晶片及其处理方法，属于半导体材料制备技术领域。该晶片的厚度不低于100μm，所述晶片具有第一表层、中间层和第二表层；所述第一表层和/或第二表层中，粒径＞10μm的碳包裹体数量＜1个，粒径在5μm‑10μm的碳包裹体数量＜5个，粒径在1μm‑5μm的碳包裹体数量＜10个，粒径0.5μm‑1μm的碳包裹体数量＜20个，粒径在0.1μm‑0.5μm的碳包裹体数量＜50个；所述第一表层和第二表层中的碳包裹体数量小于所述中间层中的碳包裹体的数量，所述第一表层和第二表层的厚度为5‑20μm。将该晶片制备碳化硅晶体时，能够减少长晶过程中微管、多型、位错、空洞等缺陷的产生。

技术领域

本申请涉及一种表面颗粒物少的晶片及其处理方法，属于半导体材料制备技术领域。

背景技术

碳化硅是典型的宽禁带半导体材料，是继硅、砷化镓之后的第三代半导体材料代表之一。碳化硅材料具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子迁移率等优异特性，成为制备高温、高频、高功率及抗辐射器件的热门材料之一。碳化硅晶体生长应用最广泛的便是物理气相传输法，其次还有液相法以及化学气相传输方法等。以上生长方法来制备高品质的碳化硅衬底都离不开高质量的碳化硅籽晶(SiC籽晶)，在籽晶上同质生长碳化硅晶体。籽晶的存在为后续的晶体生长提供了一个比较容易的继续生长晶体的中心。籽晶中存在的问题往往会遗传到后续生长的晶体中，籽晶的质量、尺寸以及表面状态对生长晶体的质量、尺寸有着至关重要的影响，而碳化硅衬底的质量会影响到外延层的生长质量，进而影响到碳化硅基器件的性能。

传统生长碳化硅晶体的籽晶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。高质量籽晶的获得除了需要碳化硅晶体本身各项参数的高水平外，还对籽晶衬底的加工过程有很高要求，经过切、磨、抛、洗等工序后获得符合生长要求的碳化硅籽晶衬底。

外延技术是碳化硅基器件制备过程中的核心技术，外延质量的好坏直接决定了碳化硅基器件的性能、寿命、稳定性等关键技术指标，在行业内具有举足轻重的地位。提高外延质量除了对外延工艺参数要求较严格外，对碳化硅衬底本身质量也有很高要求。为提高碳化硅衬底的一致性并提高表面质量，目前市场上通用的方法是对碳化硅晶体进行切、磨、抛、洗等加工操作，获得一致性较高的外延用碳化硅衬底。

晶片的加工过程提高了其表面质量的一致性，将其用作籽晶便于大规模碳化硅单晶的生长，将其作为外延层衬底能够提高外延生长质量，但晶片表面加工过程中的切磨抛工序不可避免的破坏了晶片表面原有的生长信息，且晶片表面会裸露出一部分原本嵌入晶体内部的碳包裹体。碳化硅长晶形成形核过程中，这些裸露在晶片表面的碳包裹体会明显限制、阻碍台阶流的正常运动轨迹，对形核质量造成严重影响，诱发微管、多型、位错、层错等晶体缺陷；裸露的碳包裹体极易脱落形成凹坑，导致晶片局部受热不均匀，形成大尺寸微管、空洞甚至整块多晶。外延层的生长过程中，这些裸露在晶片表面的碳包裹体会诱发微管、多型、位错、层错、胡萝卜缺陷、三角、台阶束等质量缺陷，降低碳化硅基外延层的合格率，影响碳化硅基器件的耐高温、耐高压、击穿特性等主要功能参数，导致碳化硅基器件失效。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种表面颗粒物少的晶片及其处理方法，其中晶片的厚度不低于100μm，并且晶片具有第一表层、中间层和第二表层，使用该处理方法对晶片的第一表层和第二表层进行处理，将晶片第一表层和第二表层中的碳包裹体与反应气体进行反应生成碳化硅晶体，提高晶片表面的质量，将该晶片用于制备碳化硅晶体时，能够减少长晶过程中微管、多型、位错、空洞等缺陷的产生，提高碳化硅衬底的质量，将该晶片用于制备外延层时，能够减少外延层的缺陷，提高碳化硅基器件的性能。

根据本申请的一个方面，提供了一种表面颗粒物少的晶片，所述晶片的厚度不低于100μm，所述晶片具有第一表层、中间层和第二表层；