[发明专利]一种碳化硅晶体制备方法

说明书

本说明书实施例公开了一种碳化硅晶体制备方法，包括：(1)选取至少一个衬底，对至少一个衬底进行抛光处理和清洗处理；(2)在第一条件下，通入氢气对至少一个衬底进行原位刻蚀处理；(3)在第二条件下，通入丙烷和氢气对至少一个衬底进行碳化处理；(4)在第三条件下，通入硅烷、丙烷和氢气，在至少一个衬底上通过气相沉积生长碳化硅晶体，得到包括衬底和碳化硅晶体的至少一个组合晶体；(5)将组合晶体置于温度为500～1200℃的环境中至少冷却降温至少1h；(6)将组合晶体置于室温环境中降温；(7)将组合晶体加热到50～100℃内，使用刻蚀溶液在50～100℃下对组合晶体进行超声清洗第一时长，得到基面位错密度为120‑2000cm‑2的碳化硅晶体。

技术领域

本说明书涉及晶体制备技术领域，特别涉及一种碳化硅晶体制备方法。

背景技术

碳化硅晶体作为半导体材料，其单晶具有宽禁带、高化学稳定性、热导率大、抗辐射能力强、击穿电场高、电子饱和漂移速度高等性能。因此，碳化硅晶体材料可以广泛应用于各个领域。然而，碳化硅晶体是已知的最坚硬的材料之一，碳化硅晶体的硬度和杨氏模量达到380～700Gpa。这对晶锭切割和抛光成晶圆片构成了挑战。

因此，有必要提供一种碳化硅晶体制备方法，以减少加工切割碳化硅晶体的过程、提高碳化硅晶体制造效率。

发明内容

本说明书实施例的一个方面提供一种碳化硅晶体制备方法，所述方法包括：(1)选取至少一个衬底，对所述至少一个衬底进行抛光处理和清洗处理；(2)在第一条件下，通入氢气对所述至少一个衬底进行原位刻蚀处理；(3)在第二条件下，通入丙烷和氢气对所述至少一个衬底进行碳化处理；(4)在第三条件下，通入硅烷、丙烷和氢气，在所述至少一个衬底上通过气相沉积生长碳化硅晶体，得到包括衬底和碳化硅晶体的至少一个组合晶体；(5)将所述组合晶体置于温度为500～1200℃的环境中至少冷却降温至少1h；(6)将所述组合晶体置于室温环境中降温；(7)将所述组合晶体加热到50～100℃内，使用刻蚀溶液在50～100℃下对所述组合晶体进行超声清洗第一时长，得到基面位错密度为120-2000cm-2的所述碳化硅晶体。

在一些实施例中，所述刻蚀溶液5％-30％的NaOH溶液。

在一些实施例中，所述第一条件包括在10～90分钟范围内保持压力小于5×10^-3Pa，温度为400～900℃。

在一些实施例中，所述通入氢气对所述至少一个衬底进行原位刻蚀处理包括：通入氢气至常压，在第三时长范围内保持所述至少一个衬底处于第三温度区间进行原位刻蚀处理。

在一些实施例中，所述第二条件包括温度为700～1100℃，压力小于5×10^-5Pa。

在一些实施例中，所述通入丙烷和氢气对所述至少一个衬底进行碳化处理包括：同时通入丙烷和氢气至第三压力区间，并在第四时长内保持所述至少一个衬底处于压力为第三压力区间，温度在第四温度区间内进行碳化处理。

在一些实施例中，所述第三条件包括温度为1300～1750℃，压力小于5×10^-5Pa。

在一些实施例中，所述通入硅烷、丙烷和氢气，在所述至少一个衬底上通过气相沉积生长碳化硅晶体包括：通入硅烷、丙烷和氢气至第五压力区间，保持所述至少一个衬底处于1300～1750℃内进行晶体生长；当所述碳化硅晶体厚度达到目标厚度时，停止进行晶体生长。

在一些实施例中，所述目标厚度包括200～600μm。

在一些实施例中，所述冷却降温还包括：通入置换气体对所述组合晶体进行冷却降温处理。

附图说明

图1是根据一些实施例所述的晶体制备系统的示例性硬件和/或软件的示意图；