[发明专利]一种半绝缘4H-SiC晶型的鉴别方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体电阻与晶型测量领域，尤其涉及半绝缘4H-SiC多型的鉴别方法。 

背景技术

第三代半导体材料碳化硅（SiC）具有禁带宽、临界雪崩击穿电场强度高、热导率高、电子饱和漂移速度高等特点，在高温、高频、大功率、光电子及抗辐射等方面具有巨大的应用潜力，是制造高性能电力电子器件、大功率固体微波器件和固体传感器等新型器件以及耐高温集成电路的优选材料，从而广泛应用于石油、化学、汽车、航空、航天、通信、武器等行业。制作微波器件关键是衬底电阻率要高，最好是半绝缘衬底，具有低介电损耗，且可以降低器件的寄生电容效应。 

SiC晶体结构具有同质多型的特点，即在化学计量成分相同情况下具有不同的晶体结构。最常见的SiC多型有立方结构的3C-SiC、六方结构的6H-SiC和4H-SiC以及菱方结构的15R-SiC。对SiC的同质多型，虽具有相同的化学性质，但在物理性质，特别是半导体特性方面表现出各自的特性。制作不同的器件要求不同的SiC晶型。而且，在SiC常规的生长方法物理气相沉积（PVT）生长过程中，很容易出现多型夹杂现象。目前SiC已知具有200多种同质多型结构，但是在半导体应用方面，因6H-SiC和4H-SiC可以获得高质量的单晶衬底得到了广泛关注。而4H-SiC相比6H-SiC，因具有更宽的禁带宽度（4H：3.26eV；6H：3.02eV）和更高的电子迁移率（4H：1000cm²·V^-1·s^-1;6H：400cm²·V^-1·s^-1），更适用于微波器件制作。 

对半绝缘4H-SiC衬底，电阻率和晶型是两个非常重要的参数。目前，常规的测试方法需要分别测试4H-SiC衬底的电阻率与晶型。存在耗费时间长，测试效率低的弊端，尤其是对量产半绝缘4H-SiC衬底的检测，现有的检测方法很大程度制约了半绝缘4H-SiC衬底生产效率。 

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种半绝缘4H-SiC多型的检测鉴别方法，本发明的方法能在电阻率的基础上简单快速的对4H-SiC是否包含多型进行鉴别。 

一种半绝缘4H-SiC晶型的检测鉴别方法，包括步骤如下： 

（1）取待检验的半绝缘4H-SiC样品切割成晶片，并进行抛光； 

（2）进行电阻率测量，得到电阻率值； 

（3）根据电阻率值与晶型的关系，鉴别晶型情况： 

电阻率高于10¹²Ω·cm的部分为4H晶型，电阻率低于10¹²Ω·cm的部分为非4H晶型的其他晶型。 

根据本发明，步骤（1）中切割的半绝缘4H-SiC样品晶片形状可为任意形状，包括方形、 圆形及不规则形状。优选的，所述半绝缘4H-SiC样品晶片为圆形晶片，直径为≤150mm。一次可检测区域最大为150mm范围内晶型。 

所述半绝缘4H-SiC样品晶片厚度为250-5000μm，在待检测区域直径20mm范围内的厚度方向起伏小于20μm。进一步优选的，晶片厚度300-500μm，检测区域直径20mm范围内厚度起伏小于10μm。 

所述晶片可采取包括且不限于研磨、机械抛光、化学抛光、化学机械抛光等抛光步骤，按本领域常规技术即可。优选的，采用化学机械抛光，将切割晶片造成的表面损伤层完全去除。 

优选的，所述晶片待检测区域的表面粗糙度小于10μm。这将有助于晶型的判定，尽量减少误差。 

所述4H-SiC样品包括掺杂的或者高纯的半绝缘4H-SiC。 

根据本发明，所述切割的晶片晶向为与（0001）方向偏差0-8°的任意方向。 

根据本发明，所述电阻率测量可以通过任何可靠有效的测量方式进行。优选的，步骤（2）中所述电阻率测量采用逐步取点的方式，将待测区域划分为等间距的小格，每一小格选取一点测量电阻率，形成电阻率分布图。待测区域划分为若干相同的小格由检测设备自动进行，分格大小可自动调整。 

根据本发明，通过计算电阻率分布图中4H晶型区域的点数与全片扫描总点数（单位：个）之比，可计算4H晶型所占比例。可由检测设备自动进行。