一种缩短硅基GaN外延滑移线长度的方法与流程

本申请半导体加工领域，尤其涉及一种缩短硅基gan外延滑移线长度的方法。

背景技术：

1、外延是半导体材料和器件制造的重要工艺之一，因其温度低于从溶体中生长单晶的温度，故可得到较低污染、较低缺陷密度、较高纯度的外延层，能有效提高半导体材料的质量和器件的性能。

2、根据外延层材料和衬底材料是否相同可将外延分为同质外延和异质外延，如果衬底材料和外延层材料属同一种材料则为同质外延，否则为异质外延。硅基gan外延就属于异质外延，其衬底材料为硅抛光片，外延层为gan材料，在gan外延层和硅衬底之间通常还会有多层缓冲层来转移和释放晶格失配应力和热失配应力。在外延生长过程中会产生多种缺陷，异质外延更甚。外延滑移线就是一种硅外延片生产中较为常见的缺陷，该缺陷的存在会严重影响产品良率和成本，因此需要对其进行严格管控。

3、目前，主要通过研究外延基座、外延升降温速率、外延腔体温度分布的均匀性和衬底表面微损伤等对滑移线的影响，提出针对关键影响因素的解决办法,以缩短滑移线的长度，从而改善硅外延片的生产质量和提高硅外延片的性能。对于硅基gan外延来说，除了从上述几个影响滑移线的因素来缩短滑移线的长度以外，通常还会采用缓冲层技术来管控滑移线。

4、但是，以上的现有管控方法并不能使硅基gan外延滑移线的长度缩短到很低的水平，出现的硅基gan外延滑移线仍然存在一定长度，现有方法加工的硅基gan外延片的滑移线的长度在7～10mm左右。

技术实现思路

1、本申请的一个目的是提供一种缩短硅基gan外延滑移线长度的方法，至少用以解决硅基gan外延滑移线过长的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请的一些实施例提供了一种缩短硅基gan外延滑移线长度的方法，包括在拉制硅单晶棒的过程中，控制硅单晶中的氧含量在10-15ppma之间，且控制氧含量分布在5％以下；对所述硅单晶棒进行硅抛光片加工，制备硅基gan外延用的衬底硅抛光片；使用所述衬底硅抛光片，通过硅基gan外延工艺进行gan外延生长，得到硅基gan外延片。

3、与相关技术相比，本申请实施例提供的方案，从硅基gan外延片的衬底硅抛光片的角度来管控硅基gan外延滑移线的长度，通过控制衬底硅抛光片中的氧含量和氧含量分布org在合适的范围内，既利用适量的间歇氧原子和微小氧沉淀对位错的钉扎作用，使之不易滑移，增加衬底硅抛光片的机械强度，继而使硅基gan外延滑移线的长度缩短；同时又避免氧含量过多造成氧沉淀数量过多或体积过大所引发的二次缺陷。通过控制衬底硅抛光片中的氧含量和氧含量分布org即可有效管控外延滑移线的长度，以将外延滑移线的长度缩短到一个很低的水平。

技术特征：

1.一种缩短硅基gan外延滑移线长度的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述硅单晶棒进行硅抛光片加工包括：对所述硅单晶棒进行截断、定向、滚磨、切片处理，得到第一硅片。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述硅单晶棒进行硅抛光片加工还包括：对所述第一硅片进行倒角、研磨、腐蚀处理，得到第二硅片。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述硅单晶棒进行硅抛光片加工还包括：对所述第二硅片进行抛光、洗净、测量处理，得到第三硅片。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述硅单晶棒进行硅抛光片加工还包括：对所述第三硅片进行最终外观检查和颗粒测定，对符合标准的硅片进行包装，得到所述衬底硅抛光片。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述方法，其特征在于，所述方法包括：在拉制硅单晶棒的过程中，控制硅单晶中的氧含量在12ppma，且控制氧含量分布在4％。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述方法，其特征在于，所述方法包括：在拉制硅单晶棒的过程中，控制硅单晶中的氧含量在12ppma，且控制氧含量分布在1％。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述方法，其特征在于，所述方法包括：在拉制硅单晶棒的过程中，控制硅单晶中的氧含量在15ppma，且控制氧含量分布在4％。

技术总结
本申请实施例涉及半导体加工领域，公开了一种缩短硅基GaN外延滑移线长度的方法。在拉制硅单晶棒的过程中，控制硅单晶中的氧含量在10‑15ppma之间，且控制氧含量分布在5％以下；对所述硅单晶棒进行硅抛光片加工，制备硅基GaN外延用的衬底硅抛光片；使用所述衬底硅抛光片，通过硅基GaN外延工艺进行GaN外延生长，得到硅基GaN外延片。无需变更GaN外延的设备和工艺，以及无需变更硅抛光片的加工设备和工艺流程，仅需在硅单晶棒的拉晶过程中控制硅单晶中的氧含量和氧含量分布ORG即可有效缩短硅基GaN外延滑移线的长度。可以至少用以解决硅基GaN外延滑移线长度过长的技术问题。

技术研发人员：彭建明
受保护的技术使用者：上海中欣晶圆半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/28