[发明专利]利用气体检测半导体碳化硅衬底大尺寸微管的方法及装置

说明书

本申请公开了利用气体检测半导体碳化硅衬底大尺寸微管的方法及装置。所述方法通过在衬底两个侧面间形成气压差，并检测透过衬底的检测用气体的变化来判断衬底中是否存在大尺寸微管，若透过衬底的检测用气体的量持续上升，则判断衬底中存在大尺寸微管，否则无大尺寸微管，所述大尺寸微管的直径下限值为15‑20μm。所述装置包括样品吸附单元、抽真空装置、和连通所述样品吸附单元与所述抽真空装置的真空管道，在所述真空管道上连通特定气体检漏仪；所述样品吸附单元包括真空吸盘，所述真空吸盘的吸附区域设与所述半导体碳化硅衬底边缘匹配的密封圈。本发明能准确预测衬底中是否存在大尺寸微管缺陷，检测效率高，适用于大规模产业化缺陷检测。

技术领域

本发明涉及半导体碳化硅衬底缺陷检测领域，具体说是一种利用气体检测半导体碳化硅衬底中的大尺寸微管的方法及装置。

背景技术

碳化硅(SiC)半导体材料是自第一代元素半导体材料(Si)和第二代化合物半导体材料(GaAs、GaP、InP等)之后发展起来的第三代宽带隙半导体材料，SiC半导体材料由于具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高饱和电子迁移率等特点，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。

微管是碳化硅单晶中常见的缺陷，大多数关于微管缺陷形成机制的讨论都是基于微管与大伯格斯矢量(晶胞尺寸的几倍)超螺形位错相结合的Frank理论。碳化硅单晶生长过程中，沿超螺旋位错核心方向的高应变能会导致该处优先升华，因此这种缺陷会具有空心的特征，通常，在晶体生长过程中，微管缺陷处会同时发生生长和升华，造成微管的的空心管内部往往是多面的，其尺寸从几微米至几十微米不等，微管缺陷对后续器件的直接影响是造成成品率下降。除了对器件成品率有影响，对于一些尺寸较大的微管(通常大于20μm)，衬底外延后并不能将微管全部覆盖，造成在外延后的光刻阶段，外延片处于真空吸附时，光刻胶沿着微管道渗透到碳化硅衬底背面，严重影响光刻工艺，甚至造成设备宕机。因此，在碳化硅单晶抛光片阶段检测出衬底是否存在大尺寸微管至关重要，避免大尺寸微管对后续衬底使用造成影响。

目前，检测和筛选大尺寸微管的方法是采用显微镜下观察和测量每个微管的尺寸。该方法存在的缺点是耗时很长，效率低，不适合生产化使用。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种利用气体检测半导体碳化硅衬底大尺寸微管的方法及装置，本发明的优点在于能够准确检测筛选出半导体碳化硅衬底中是否存在大尺寸微管，且检测效率高，适用于大规模产业化缺陷检测。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一方面，本发明提供一种利用气体检测半导体碳化硅衬底大尺寸微管的方法，包括如下步骤：

S1、使待测半导体碳化硅衬底的第一侧面的气压小于第二侧面的气压以形成气压差；所述第一侧面为所述待测半导体碳化硅衬底两个面中的任一面，则另一个面即为第二侧面；

S2、在所述第二侧面附近施加检测用气体(如氦气)，检测透过所述半导体碳化硅衬底至所述第一侧面一侧的所述检测用气体的量，

若透过所述第一侧面的所述检测用气体的量上升，则判断所述待测半导体碳化硅衬底存在大尺寸微管；

若透过所述第一侧面的所述检测用气体的量不变(与施加检测用气体前一致)，则判断所述待测半导体碳化硅衬底不存在大尺寸微管；

所述大尺寸微管为直径(或孔径)15μm以上的微管，优选为直径18μm以上的微管，更优选为直径20μm以上的微管。

即所述方法可以用于检测半导体碳化硅衬底中是否含有所述大尺寸微管，以便于准确评估衬底在后续加工工序中存在的问题。

在上述方法中，所述检测用气体为小分子气体⁴He、³He或H₂，优选⁴He。