一种高品质碳化硅衬底及半导体器件的制作方法

本申请涉及碳化硅晶片，具体来讲，涉及一种高品质碳化硅衬底及半导体器件。

背景技术：

1、目前，碳化硅晶体面临的两大问题：1、质量问题，影响碳化硅器件端的良率、性能和可靠性；2、成本问题，影响碳化硅在终端的应用。其中，材料质量导致的材料和器件良率损失也是导致碳化硅晶体目前成本高、应用难的主要原因。

2、碳化硅晶体的质量问题包括两类：一是缺陷问题导致的材料质量和良率问题，这是显性质量问题；二是一致性问题导致的材料良率和器件性能可靠性问题。

3、目前，由于生长特征面是升华法制备sic晶体时的固有属性，因此常规物理气相输运法（简称pvt）制备的sic晶体和衬底上都会存在这样的生长特征面。其中，生长特征面本领域俗称“小面”、“生长小面”、“特征生长面”等，对应的英文是“facet”，本申请中生长特征面不是指生长界面。

4、提高质量、降低成本是碳化硅晶体材料持续发展的目标。特别是在目前碳化硅产业快速步入规模化生产和应用的阶段，碳化硅材料性能的稳定性、一致性和可靠性对产业发展将起到至关重要的作用。

技术实现思路

1、发明人研究发现：导电型碳化硅晶体中，一致性的问题主要体现在两个方面：一方面缺陷分布，缺陷分布会导致碳化硅衬底上出现肉眼可见的黑斑胎记，引起透光率及位错等缺陷密度波动很大，虽然目前碳化硅晶体中的结晶缺陷得到了大幅改善，但依然存在缺陷控制不稳定、分布不均匀，造成整体缺陷密度低、局部密度高的问题。这些局部缺陷分布导致特定区域的器件良率降低、性能下降。另一方面质量分布，如电阻率分布，虽然功率器件的低导通电阻特性希望材料电阻率越低越好，但过度宽泛的电性能分布会导致器件性能差异过大；特定区域如生长特征面处的电阻率过低，会导致此区域内位错、层错等缺陷的产生，也会导致器件在后续使用过程中可能会产生层错扩展等问题，严重威胁器件可靠性问题。

2、为了解决上述问题，本申请一方面提供了一种高品质碳化硅衬底，所述碳化硅衬底为导电型，且其全面积范围内不含有生长特征面、高掺杂区和缺陷聚集区中的任意一项或两项以上；所述碳化硅衬底采用pvt法制备得到。

3、本申请另一方面提供了一种半导体器件，所述半导体器件含有上述碳化硅衬底。

4、与现有技术相比，本申请至少取得以下有益效果中的一项：

5、（1）本申请碳化硅衬底具有高度均匀性，例如，电学均匀性（例如，电阻率均匀性）、透光率均匀性和缺陷分布均匀性。此外，本申请碳化硅衬底无肉眼可见的生长特征面。

6、（2）本申请碳化硅衬底在器件端具有更高的良率、性能和可靠性。

技术特征：

1.一种高品质碳化硅衬底，其特征在于，所述碳化硅衬底为导电型，且其全面积范围内不含有生长特征面、高掺杂区和缺陷聚集区中的任意一项或两项以上；所述碳化硅衬底采用pvt法制备得到。

2.根据权利要求1所述的高品质碳化硅衬底，其特征在于，所述碳化硅衬底为n型掺杂，n型元素掺杂浓度大于1e18cm-3，所述碳化硅衬底的全面积范围内的性质满足以下条件；

3.根据权利要求2所述的高品质碳化硅衬底，其特征在于，所述面内电阻率差值不高于1.0mω·cm。

4.根据权利要求3所述的高品质碳化硅衬底，其特征在于，掺杂浓度为2e18~7e18cm-3，所述面内电阻率差值为0.62~0.86mω·cm。

5.根据权利要求2所述的高品质碳化硅衬底，其特征在于，所述透光率差值为0.5%~1.6%。

6.根据权利要求2所述的高品质碳化硅衬底，其特征在于，所述n型元素掺杂为n2掺杂，面内电阻率差值0.62~0.86mω·cm；透光率差值为0.5%~1.6%。

7.根据权利要求2所述的高品质碳化硅衬底，其特征在于，所述碳化硅衬底tdv小于200cm-2。

8.根据权利要求7所述的高品质碳化硅衬底，其特征在于，所述碳化硅衬底tdv小于100cm-2。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的高品质碳化硅衬底，其特征在于，所述碳化硅衬底尺寸为6英寸或8英寸。

10.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件含有如权利要求1所述的高品质碳化硅衬底。

技术总结
本申请提供了一种高品质碳化硅衬底及半导体器件，涉及碳化硅晶片技术领域。所述碳化硅衬底为导电型，且其全面积范围内不含有生长特征面、高掺杂区和缺陷聚集区中的任意一项或两项以上；所述碳化硅衬底采用PVT法制备得到。本申请碳化硅衬底具有高度质量均匀性。

技术研发人员：高超,高宇晗,杨晓俐,石志强,彭红宇,潘亚妮,方帅
受保护的技术使用者：山东天岳先进科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16