一种半绝缘碳化硅的制备方法、晶圆片及半导体器件

本发明涉及半导体加工，具体为一种半绝缘碳化硅的制备方法、晶圆片及半导体器件。

背景技术：

1、现有形成半绝缘碳化硅晶圆的方法，例如可以通过掺杂v(钒)元素形成半绝缘碳化硅，但是掺杂v(钒)元素的半绝缘碳化硅的缺点一在于v(钒)的掺杂浓度需要准确控制，如果v(钒)的掺杂浓度太低，无法达到理想的半绝缘特性效果，如果v(钒)元素的掺杂浓度过高，容易引起含v的沉淀物，导致半绝缘碳化硅材料中产生微管缺陷。且掺杂v元素的半绝缘碳化硅的另一个缺点在于v元素的掺杂深度不一定很深，导致碳化硅晶圆的纵向电阻分布不一定均匀，使纵向半绝缘特性变差。

2、而其他一些方式例如通过电子辐照直接产生的点缺陷种类也较为简单，导致其热稳定性较差，在1400℃退火后，电子辐照后的样品电阻率仍然会降低到105ω·cm以下，使碳化硅半绝缘特性变差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有制备半绝缘碳化硅的方法效果不好的问题，提供了一种半绝缘碳化硅的制备方法、晶圆片及半导体器件。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种半绝缘碳化硅的制备方法，包括：

3、提供碳化硅晶圆片；

4、在所述碳化硅晶圆片的上表面和下表面分别设置至少一个电极；

5、对所述电极施加高频高压电脉冲，使得位移所述碳化硅晶圆片中的部分原子，在所述碳化硅晶圆片中形成空位和复杂点缺陷，得到半绝缘碳化硅晶圆片。

6、作为一种可实施方式，所述高频高压电脉冲的电压范围为1000v-8000v，脉冲宽度范围为0.1us-3us，脉冲重复频率范围为300hz-2000 hz，高频高压电脉冲的施加时间范围为3min-30min。

7、作为一种可实施方式，所述电极为两个，两个电极分别位于所述碳化硅晶圆片的上表面和下表面。

8、作为一种可实施方式，两个电极之间的距离为所述碳化硅晶圆片的厚度，所述碳化硅晶圆片的厚度范围为300μm-400μm。

9、作为一种可实施方式，所述电极的材料为金属。

10、作为一种可实施方式，每个所述电极和碳化硅晶圆片表面的接触面积范围为1cm2-30 cm2。

11、作为一种可实施方式，所述碳化硅晶圆片的电阻率范围为102ω·cm-105ω·cm，所述半绝缘碳化硅晶圆片的电阻率为1011ω·cm以上。

12、作为一种可实施方式，还包括：利用预定退火温度对形成的半绝缘碳化硅晶圆片进行退火处理，使得消除不稳定的缺陷。

13、相应的，本发明还提供一种根据所述的半绝缘碳化硅的制备方法制备得到的半绝缘碳化硅晶圆片。

14、相应的，本发明还提供一种包含所述的半绝缘碳化硅的制备方法制备得到的半绝缘碳化硅晶圆片的半导体器件。

15、本发明的有益效果：本发明提供了一种半绝缘碳化硅的制备方法、晶圆片及半导体器件，通过对设置在碳化硅晶圆片表面的电极施加高频高压电脉冲，利用高频高压的瞬态特征以及交流电特征，使得可以从不同方向轰击碳化硅晶圆片中的原子，最终使得位移所述碳化硅晶圆片中的部分原子，从而在所述碳化硅晶圆片中形成空位和复杂点缺陷，通过上述深能级缺陷的载流子捕获效应，得到高电阻率且稳定性更好的半绝缘碳化硅晶圆片。而且，得到的半绝缘碳化硅晶圆片的纵向电阻分布均匀，可以提高半绝缘碳化硅晶圆片的纵向半绝缘特性。

技术特征：

1.一种半绝缘碳化硅的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半绝缘碳化硅的制备方法，其特征在于，所述高频高压电脉冲的电压范围为1000v-8000v，脉冲宽度范围为0.1us-3us，脉冲重复频率范围为300hz-2000hz，高频高压电脉冲的施加时间范围为3min-30min。

3.根据权利要求1所述的半绝缘碳化硅的制备方法，其特征在于，所述电极为两个，两个电极分别位于所述碳化硅晶圆片的上表面和下表面。

4.根据权利要求3所述的半绝缘碳化硅的制备方法，其特征在于，两个电极之间的距离为所述碳化硅晶圆片的厚度，所述碳化硅晶圆片的厚度范围为300μm-400μm。

5.根据权利要求1所述的半绝缘碳化硅的制备方法，其特征在于，所述电极的材料为金属。

6.根据权利要求1所述的半绝缘碳化硅的制备方法，其特征在于，每个所述电极和碳化硅晶圆片表面的接触面积范围为1cm2-30cm2。

7.根据权利要求1所述的半绝缘碳化硅的制备方法，其特征在于，所述碳化硅晶圆片的电阻率范围为102ω·cm-105ω·cm，所述半绝缘碳化硅晶圆片的电阻率为1011ω·cm以上。

8.根据权利要求1所述的半绝缘碳化硅的制备方法，其特征在于，还包括：

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的半绝缘碳化硅的制备方法制备得到的半绝缘碳化硅晶圆片。

10.一种包含根据权利要求1-8任一项所述的半绝缘碳化硅的制备方法制备得到的半绝缘碳化硅晶圆片的半导体器件。

技术总结
本发明涉及半导体加工技术领域，提供了一种半绝缘碳化硅的制备方法、晶圆片及半导体器件，通过对设置在碳化硅晶圆片表面的电极施加高频高压电脉冲，利用高频高压的瞬态特征以及交流电特征，使得可以从不同方向轰击碳化硅晶圆片中的原子，位移所述碳化硅晶圆片中的部分原子，从而在所述碳化硅晶圆片中形成空位和各种复杂点缺陷，得到高电阻率且稳定性更好的半绝缘碳化硅晶圆片，而且，得到的半绝缘碳化硅晶圆片的纵向电阻分布均匀，可以提高半绝缘碳化硅晶圆片的纵向半绝缘特性。

技术研发人员：宋立辉,皮孝东,杨德仁,刘帅,黄渊超,熊慧凡
受保护的技术使用者：浙江大学杭州国际科创中心
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17