专利基本信息
发明名称：一种使用偏向籽晶生长制作碳化硅衬底的方法
申请人：河北同光半导体股份有限公司
专利号：CN 119265696 A
技术背景
碳化硅（SiC）单晶衬底材料是宽禁带半导体材料，具有耐高压、高温、高频和低损耗等优点，广泛用于大功率电子器件中。为了降低碳化硅基功率器件的导通电阻，需要衬底材料具备较低的电阻率。
目前的制备方法存在一些技术问题，如偏轴衬底的制作方式会导致小面区域和其他区域的电阻率存在差异，影响后续器件的性能一致性。传统方法通过调整衬底表面取向角度，但无法有效解决这一问题。
技术方案
本发明的技术方案提供了通过使用偏向籽晶生长碳化硅衬底的方法来解决现有技术中的电阻率不均匀问题。具体步骤如下：
步骤S10：选择偏角大于4°的籽晶作为拼接籽晶，并在籽晶外缘选择两个切割点，沿着这两个点的连线切割籽晶，确保切割轨迹不会穿过籽晶的圆心。这一切割操作可以将籽晶分离成两个部分，其中较小的部分为拼接部。
切割方式：切割轨迹可以是直线或弧线。直线切割轨迹平行于籽晶的径向，弧线切割轨迹则是基于曲面进行切割，拼接部的形状会根据切割轨迹的不同而不同。
步骤S20：选择偏角为4°的籽晶作为被拼接籽晶，将步骤S10中获得的拼接部拼接到被拼接籽晶的外周，形成生长籽晶。
拼接方式：拼接部与被拼接籽晶的外周面连续且相切，可以采用金刚线切割、激光切割等技术精确切割和拼接，以确保拼接部和籽晶之间的连接无缝。
步骤S30：将拼接后的生长籽晶置于晶体生长装置中进行晶体生长，直到在生长籽晶的轴向上长出晶锭。在此过程中，小面区域的形成会受到控制，减少对电阻率分布的影响。
步骤S40：对形成的晶锭进行滚圆处理，去除小面区域，使晶锭呈圆柱形。在滚圆过程中，通过对晶锭的偏滚加工，确保小面完全去除，最终获得无小面的碳化硅晶片。然后，将晶锭切割成晶片，用作碳化硅衬底。
创新点
偏向籽晶的使用：通过使用偏角大于4°的籽晶作为拼接籽晶，可以有效避免传统方法中产生的小面，从而确保碳化硅衬底的电阻率分布更加均匀，提升器件的性能一致性。
拼接方式：创新的拼接方式使得拼接部的宽度与偏角成反比，即偏角越大，拼接部的宽度越小，从而减少了浪费。
滚圆技术：晶锭的滚圆方式采用偏滚方法，可以更加高效地去除小面，进一步提高晶片的质量。
切割精度：采用金刚线切割或激光切割方法，使得拼接部和籽晶的拼接更加精确，减少拼接误差。
实施效果
均匀性：通过使用偏向籽晶，避免了小面区域的电阻率差异，使得制得的碳化硅晶片电阻率分布更加均匀，提升了器件的性能一致性。
提高生产效率：由于拼接部宽度较小，减少了材料浪费，且滚圆处理过程中能够有效去除小面，生产更多高质量的晶片。
技术优势：本发明改进了传统方法中的不足，提升了碳化硅衬底的整体质量和生产效率，为碳化硅器件的高性能化提供了技术支持。
这项技术的关键创新在于通过精确控制籽晶的偏向角和拼接方式，解决了传统方法中电阻率不均匀的问题，从而提高了碳化硅衬底的质量和一致性，适用于大规模生产高性能半导体器件。
