【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及一種低電阻p型碳化硅晶體、碳化硅襯底及半導(dǎo)體單晶的液相生長方法，屬于半導(dǎo)體制備。
技術(shù)介紹
1、例如wo2014192573a1等現(xiàn)有技術(shù)中，利用液相法的半導(dǎo)體單晶體時，是將籽晶浸泡在原料溶液中，使籽晶周圍的溶液中溶解的原料處于過飽和狀態(tài)，在籽晶表面析出結(jié)晶。
2、在結(jié)晶生長開始前的等待狀態(tài)下，籽晶的表面在遠(yuǎn)離被加熱到生長溫度的原料溶液液面的狀態(tài)下，相對于液面放置。從該等待狀態(tài)，使籽晶下降，使籽晶接觸原料溶液，結(jié)晶生長開始。在等待狀態(tài)下，由于原料溶液處于高溫狀態(tài)，原料溶液連續(xù)蒸發(fā)，蒸汽冷凝在籽晶的表面。于是，籽晶的表面可能會被蒸汽液滴局部蝕刻，形成蝕刻坑，蝕刻坑會引發(fā)成長的結(jié)晶中各種缺陷、空洞、包裹體等問題。
3、為解決該問題，專利cn116334744a中通過在籽晶表面粘貼一層石墨紙來保護(hù)加熱階段時籽晶不被蒸汽蝕刻。但當(dāng)石墨紙進(jìn)入生長階段后籽晶接觸原料溶液，石墨紙會溶解進(jìn)溶液中引起碳濃度的劇烈增大，從而增大溶液中過飽和度，影響晶體穩(wěn)定生長狀態(tài)，難以獲得高質(zhì)量的半導(dǎo)體晶體，尤其是難以獲得低電阻的碳化硅晶體。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述問題，提供了一種低電阻p型碳化硅晶體、碳化硅襯底及半導(dǎo)體單晶的液相法生長方法，該生長方法能夠在加熱階段保護(hù)籽晶不受蒸汽液滴的蝕刻，同時還不會引起原料溶液中成分變動，提高半導(dǎo)體的結(jié)晶質(zhì)量及降低電阻，抑制半導(dǎo)體中缺陷的形成。
2、根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種低電阻p型碳化硅晶體，所述碳化硅晶體的直徑在6
3、上述碳化硅晶體整體水平面內(nèi)的電阻率差值在20mω·cm以下，是指在碳化硅晶體的任意水平面上，整個區(qū)域中的電阻率最大值減去電阻率最小值的差值在20mω·cm以下；2/3半徑區(qū)域水平面內(nèi)電阻率差值在10mω·cm以下，是指在碳化硅晶體的任意水平面上，僅碳化硅晶體的2/3半徑區(qū)域內(nèi)，電阻率最大值減去電阻率最小值的差值在10mω·cm以下。
4、可選地，所述碳化硅晶體中直徑大于50μm的空洞密度<0.2個/cm2，直徑小于50μm的空洞密度<0.05個/cm2。
5、可選地，所述碳化硅晶體的bpd密度<200個/cm2；
6、優(yōu)選的，所述碳化硅晶體中方向與[11-20]方向夾角大于30°的bpd密度<50cm-2。
7、液相生長方法得到的p型碳化硅晶體中，沿[11-20]方向的bpd是該制備方法帶來的固有屬性，其余方向的bpd則會隨著不同制備工藝參數(shù)而有所不同，本申請的碳化硅晶體中其余方向的bpd密度<50cm-2，證明該碳化硅晶體中其余方向bpd密度的顯著下降，得到的是高質(zhì)量的碳化硅晶體。
8、可選地，所述碳化硅晶體的層錯(sf)密度為0cm-1。
9、本申請的低電阻p型碳化硅晶體的制備依賴于籽晶與溶液接觸時的高質(zhì)量籽晶表面和長晶時穩(wěn)定的生長狀態(tài)，下述為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的籽晶表面和穩(wěn)定生長狀態(tài)的一種液相生長方法，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，隨著科研工作的不斷創(chuàng)新，未來仍會有新的方法能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的籽晶表面穩(wěn)定生長狀態(tài)的調(diào)整，故本申請的制備方法僅是制備本申請低電阻p型碳化硅晶體的一種方法，該方法并不對碳化硅晶體構(gòu)成限制。
10、根據(jù)本申請的另一個方面，提供了一種低電阻p型碳化硅襯底，其采用上述任一項(xiàng)所述的低電阻p型碳化硅晶體制備得到。
11、根據(jù)本申請的再一個方面，提供了一種半導(dǎo)體單晶的液相生長方法，包括下述工序：
12、在籽晶表面形成保護(hù)層的工序；
13、在遠(yuǎn)離已加熱至生長溫度的原料溶液液面的狀態(tài)下，將所述保護(hù)層朝向所述液面放置的等待工序；
14、將保護(hù)層與原料溶液接觸，將保護(hù)層溶解于原料溶液的工序；
15、所述保護(hù)層由熔點(diǎn)比所述生長溫度高的材料、在比所述生長溫度低的溫度下可溶于所述原料溶液的材料構(gòu)成。
16、保護(hù)層可以在比生長溫度低的溫度下溶解于原料溶液中。這樣，為了開始結(jié)晶生長，只要使籽晶接觸原料溶液，保護(hù)層就可以溶解在原料溶液中。因此，不需要特別的去除工序就可以容易地去除保護(hù)層。保護(hù)層由組成籽晶的元素以外的元素構(gòu)成，即使將保護(hù)層溶解在原料溶液中，溶液中能夠使晶體生長的元素濃度也不會發(fā)生變動。因此能夠抑制結(jié)晶生長速度的變動等，故而能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的結(jié)晶生長。
17、可選地，所述保護(hù)層由構(gòu)成所述籽晶的元素以外的元素構(gòu)成。
18、可選地，所述保護(hù)層由所述原料溶液中含有的金屬構(gòu)成。
19、可選地，所述金屬選自cr、v、nb中的至少一種。
20、可選地，所述金屬選自cr。
21、可選地，所述保護(hù)層由含有二氧化硅且不含碳的材料構(gòu)成。
22、可選地，所述半導(dǎo)體單晶為碳化硅單晶，所述原料溶液為含硅溶液。
23、可選地，所述保護(hù)層的厚度為0.1～100μm。
24、可選地，通過磁控濺射、cvd或熱蒸鍍形成所述保護(hù)層。
25、本申請的有益效果包括但不限于：
26、1.本申請的低電阻p型碳化硅晶體及碳化硅襯底，電阻率低且分布均勻，其含有空洞密度更低且直徑更小，能夠提高晶體使用率，并抑制微觀缺陷的形成，從而提高晶體質(zhì)量，在制備的器件中實(shí)現(xiàn)更好的導(dǎo)通特性并且避免漏電流增大以及擊穿電壓降低。
27、2.本申請的低電阻p型碳化硅晶體及碳化硅襯底，與[11-20]方向夾角大于30°且小于150°的其余方向的bpd密度更低，層錯為0cm-1，能夠進(jìn)一步提高該碳化硅晶體的質(zhì)量，拓寬碳化硅晶體和襯底的應(yīng)用前景。
28、3.本申請的半導(dǎo)體單晶的液相法生長方法，保護(hù)層具有比生長溫度更高的熔點(diǎn)。因此，即使在待機(jī)狀態(tài)下保護(hù)層被加熱，其也不會熔融，故可以保護(hù)籽晶的表面不受蒸汽液滴的蝕刻。
29、4.本申請的半導(dǎo)體單晶的液相法生長方法，保護(hù)層可以在比生長溫度低的溫度下溶解于原料溶液中，因此在生長階段使籽晶接觸原料溶液即可實(shí)現(xiàn)保護(hù)層的溶解，因此不需要特別的去除工序就可以容易地去除保護(hù)層，提高操作便捷性。
30、5.本申請的半導(dǎo)體單晶的液相法生長方法，保護(hù)層由組成籽晶的元素以外的元素構(gòu)成，即使將保護(hù)層溶解在原料溶液中，溶液中能夠使晶體生長的元素濃度也不會發(fā)生變動，因此能夠抑制結(jié)晶生長速度的變動等，故而能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的結(jié)晶生長。
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1.一種低電阻P型碳化硅晶體，其特征在于，所述碳化硅晶體的直徑在6英寸以上，所述碳化硅晶體在任意位置處的電阻率<200mΩ·cm，且所述碳化硅晶體整體水平面內(nèi)的電阻率差值在20mΩ·cm以下，2/3半徑區(qū)域水平面內(nèi)電阻率差值在10mΩ·cm以下，所述碳化硅晶體任意軸線上電阻率差值在20mΩ·cm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電阻P型碳化硅晶體，其特征在于，所述碳化硅晶體中直徑大于50μm的空洞密度<0.05個/cm2，直徑小于50μm的空洞密度<0.2個/cm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電阻P型碳化硅晶體，其特征在于，所述碳化硅晶體的BPD密度<200個/cm2；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電阻P型碳化硅晶體，其特征在于，所述碳化硅晶體的層錯密度為0cm-1。
5.一種低電阻P型碳化硅襯底，其特征在于，其采用權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的低電阻P型碳化硅晶體制備得到。
6.一種半導(dǎo)體單晶的液相生長方法，其特征在于，包括下述工序：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長方法，其
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長方法，其特征在于，所述保護(hù)層由含有二氧化硅且不含碳的材料構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體單晶為碳化硅單晶，所述原料溶液為含硅溶液；和/或
10.根據(jù)權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長方法，其特征在于，通過磁控濺射、CVD或熱蒸鍍形成所述保護(hù)層。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種低電阻p型碳化硅晶體，其特征在于，所述碳化硅晶體的直徑在6英寸以上，所述碳化硅晶體在任意位置處的電阻率<200mω·cm，且所述碳化硅晶體整體水平面內(nèi)的電阻率差值在20mω·cm以下，2/3半徑區(qū)域水平面內(nèi)電阻率差值在10mω·cm以下，所述碳化硅晶體任意軸線上電阻率差值在20mω·cm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電阻p型碳化硅晶體，其特征在于，所述碳化硅晶體中直徑大于50μm的空洞密度<0.05個/cm2，直徑小于50μm的空洞密度<0.2個/cm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電阻p型碳化硅晶體，其特征在于，所述碳化硅晶體的bpd密度<200個/cm2；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電阻p型碳化硅晶體，其特征在于，所述碳化硅晶體的層錯密度為...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黨一帆，朱燦，劉鵬飛，陳超，周惠琴，彭紅宇，張紅巖，朱智勇，
申請(專利權(quán))人：山東天岳先進(jìn)科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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