碳化硅外延晶片及其制造方法技术

实施方案提供：用于制备碳化硅外延晶片的方法，所述方法包括以下步骤：准备晶片，向所述晶片施加反应气体，加热所述反应气体以产生中间化合物，以及利用产生的中间化合物在所述晶片上形成碳化硅外延层，其中所述反应气体包含多种烃类化合物；以及碳化硅外延晶片，所述碳化硅外延晶片包括由反应气体形成的碳化硅外延层，所述反应气体包含多种烃类化合物，其中在晶片上所述碳化硅外延层的C/Si值是均匀的，并因此可提高晶片上碳化硅外延层的均匀性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
实施方案涉及碳化硅外延晶片和制备其的方法。
技术介绍
碳化硅(SiC)具有优异的耐热性和机械强度并且是物理和化学稳定的，因此被广泛用作生态友好的半导体材料。此外，最近对碳化硅(SiC)基底充当电子器件的基底的需求正日益增加。对于碳化硅(SiC)晶片来说，向晶片上供应用作硅(Si)和碳(C)来源的反应气体以引发化学反应，从而形成碳化硅外延层。通常，一般采用化学气相沉积法(CVD)以在晶片上形成薄膜。特别是，使用SiH4(硅烷)、C2H4(乙烯)、C3H8(丙烷)等作为碳化硅晶片的反应气体并且基于以下原理进行该沉积过程：在高温下反应气体分解而发生化学反应。在高温沉积期间，用作碳源的烃类化合物热分解并且暴露于高温过程的时间根据从供应源气体的点到源气体在其上沉积的晶片的距离而改变，这影响沉积于晶片上的反应气体的反应性。因此，形成于晶片上的碳化硅外延层的C/Si值根据晶片的位置而改变，碳化硅外延晶片的物理特性不均匀并因此晶片的性能可被不利地劣化。
技术实现思路
技术问题实施方案提供了碳化硅外延晶片和制造所述碳化硅外延晶片的方法，所述碳化硅外延晶片包括形成于晶片上的具有均匀的C/Si、厚度和表面粗糙度的碳化硅外延层。技术方案在一个实施方案中，碳化硅外延晶片包括由反应气体形成的碳化硅外延层，所述反应气体包含多种烃类化合物，其中所述碳化硅外延层在整个晶面上具有均匀的C/Si值。晶片的不同区域的C/Si值之比为1:0.9至1:1.1。C/Si值从晶片中供应烃类化合物的第一区域到与第一区域不对称的第二区域可以是均匀的。此外，C/Si值从晶片的中心至晶片的周边可以是均匀的。相对于位于晶片上的碳化硅外延层的平均厚度，晶片的不同区域之间碳化硅外延层的厚度差之比可为0.005以下。位于晶片上的碳化硅外延层的均方根(RMS)粗糙度可为0.5nm以下。在另一个实施方案中，碳化硅外延晶片包括由反应气体形成的碳化硅外延层，所述反应气体包含多种烃类化合物，其中所述烃类化合物具有不同的热分解速率。烃类化合物可包括C3H8、C2H4、C2H2和CH4。C3H8可热分解成C2H4、C3H6或C2H6。当晶片和气体源之间的距离大于100mm时，CH4的沉积比可高于C3H8。当晶片和气体源之间的距离为100mm以下时，C2H4的沉积比可高于C3H8。晶片的不同区域之间碳化硅外延层的厚度差相对于位于晶片上的碳化硅外延层的平均厚度之比可为0.005以下。位于晶片上的碳化硅外延层的均方根(RMS)粗糙度可为0.5nm以下。在又一个实施方案中，制造碳化硅外延晶片的方法包括：准备晶片；向所述晶片施加反应气体；加热所述反应气体以制备中间化合物；以及使所述制备的中间化合物在晶片上生长成碳化硅外延层，其中所述反应气体包含多种烃类化合物。烃类化合物可具有不同的热分解度。当从供应反应气体的点到晶片的距离为100mm以下时，烃类化合物可包含C3H8以及C2H2或C2H4，并且C3H8与C2H2或C2H4的重量比为1:0.1至1:0.3。当从供应反应气体的点到晶片的距离大于100mm时，烃类化合物可包含C3H8、C2H2或C2H4、以及CH4。当晶片和气体源之间的距离大于100mm且等于或小于150mm时，C3H8与C2H2或C2H4与CH4的重量比为1:0.1～0.3:0.2～0.4。当晶片和气体源之间的距离大于150mm时，C3H8与C2H2或C2H4与CH4的重量比为1:0.1～0.3:0.2～0.6。实施方案的效果实施方案提供了碳化硅外延晶片和制备其的方法，无论在晶片的任何位置，所述方法可通过使用充当反应气体的多种烃类化合物均匀地供应碳源并且使该碳源反应，以提高形成于晶片上的碳化硅外延层的均匀性。附图说明图1a和1b为示出了用于沉积碳化硅外延层的装置的一部分中气体源和晶片的布置的示意图。图2为示出了根据一个实施方案的制造碳化硅外延晶片的方法的流程图。图3为示出了碳化硅沉积装置的一部分的图。图4为示出了烃类化合物的热分解的图。图5示出了根据气体源的距离的烃类化合物的分解效率。图6示出了烃类化合物的热分解效率。具体实施方式在下文中，将通过参照附图对实现上述目的的实施方案进行描述。在实施方案的描述中，应理解的是，当称元件在另一元件“上”或“下”时，术语“上”或“下”是指该元件直接在另一元件上或下，或者该元件经由插入其间的中间元件而间接地在另一元件上或下。还应理解的是，“上”或“下”基于附图确定。此外，下文使用的相对术语如“上/上方/之上”和“下/下方/之下”可只用于将实体或元件区分于其他实体与元件，而这些术语既不必然要求也不涵盖这样的实体或元件之间的任何物理或逻辑关系或顺序。在附图中，为了描述的方便和清楚，元件的尺寸可放大、省略或示意性地示出。此外，元件的尺寸不意味着元件的实际尺寸。只要可能，在所有附图中将采用相同的参考标记指代相同的部分。根据实施方案的碳化硅(SiC)外延晶片可包括由反应气体形成的碳化硅外延层，所述反应气体包含多种烃类化合物，并且作为形成碳化硅外延层的碳(C)与硅(Si)的原子比的C/Si在整个于其上形成有外延层的晶片上可以是均匀的。图1a和1b为示出了在用于沉积碳化硅外延层的装置中气体源100和晶片W的沉积方式的示意图。图1a为示出了其中气体源100放置于晶片W的一侧的实施例的平面图。参照图1a，气体源100可设置于晶片W的一侧。在这种情况下，可从点A(晶片W的一侧)到点B(晶片W的另一侧)，即从Z1至Z3依次供应反应气体。图1b为示出了其中气体源100放置于晶片W顶部的实施例的平面图。在这种情况下，气体源100可供应到晶片W的顶部。可从晶片W的中心到晶片W的周边，即从Z1至Z3供应反应气体。由图1a和1b所示的气体源100提供的反应气体可为碳(C)和硅(Si)的源气体。碳(C)的源气体可为烃类化合物。在一个实施方案中，用作碳(C)源的反应气体可为包括不同类型烃类化合物的多种烃类化合物。多种烃类化合物可包括烃类化合物例如烷烃(CnH2n+2，其中1≤≤n≤≤3)、烯烃(CnH2n，其中2≤≤n≤≤3)和炔烃(CnH2n-2，其中2≤≤n≤≤3)。例如，多种烃类化合物可包括但不限于C3H8(丙烷)、C2H4(乙烯)、C2H2(乙炔)和CH4(甲烷)。用于形成根据本实施方案的碳化硅外延晶片的反应气体还可包括提供硅(Si)的源气体。用作硅(Si)源的反应气体可包括液体或气体材料。例如，液体材料可包括甲基三氯硅烷(MTS)，并且气体材料可包括SiH4(硅烷)，实施方案不限于此并且反应气体可包括含硅(Si)的多种材料。可在晶片W上形成由充当碳(C)和硅(Si)源的反应气体产生的碳化硅外延层。晶片W可为硅(Si)晶片，并且在硅晶片上沉积由所提供的反应气体产生的中间化合物以形成碳化硅(SiC)外延层。形成于晶片上的碳化硅外延层的不同位置之间的C/Si之比可为1:0.9至1:1.1。在一个实施方案中，C/Si值可通过采用二次离子质谱法(SIMS)的元素分析获得，并且元素分析法不限于此。可以使用用于定量分析沉积的碳化硅薄膜层的元素的任何分析装置。因此，碳(C)和硅(Si)元素的量及其比(C/Si)可通过由沉积形成的碳化硅外延层的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅外延晶片，包括由反应气体形成的碳化硅外延层，所述反应气体包含多种烃类化合物，其中所述碳化硅外延层的C/Si值在整个所述晶片中是均匀的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.06 KR 10-2014-01009811.一种碳化硅外延晶片，包括由反应气体形成的碳化硅外延层，所述反应气体包含多种烃类化合物，其中所述碳化硅外延层的C/Si值在整个所述晶片中是均匀的。2.根据权利要求1所述的碳化硅外延晶片，其中所述晶片的不同区域的C/Si值之比为1:0.9至1:1.1。3.根据权利要求1所述的碳化硅外延晶片，其中所述C/Si值从所述晶片的供应所述烃类化合物的第一区域到与所述第一区域不对称的第二区域是均匀的。4.根据权利要求1所述的碳化硅外延晶片，其中所述C/Si值从所述晶片的中心到所述晶片的周边是均匀的。5.根据权利要求1所述的碳化硅外延晶片，其中所述晶片的不同区域之间的所述碳化硅外延层的厚度差相对于设置在所述晶片上的所述碳化硅外延层的平均厚度之比为0.005以下。6.根据权利要求1所述的碳化硅外延晶片，其中布置在所述晶片上的所述碳化硅外延层的均方根(RMS)粗糙度为0.5nm以下。7.一种碳化硅外延晶片，包括由反应气体形成的碳化硅外延层，所述反应气体包含多种烃类化合物，其中所述多种烃类化合物具有不同的热分解度。8.根据权利要求7所述的碳化硅外延晶片，其中所述烃类化合物包括C3H8、C2H4、C2H2和CH4。9.根据权利要求8所述的碳化硅外延晶片，其中C3H8热分解成C2H4、C3H6或C2H6。10.根据权利要求8所述的碳化硅外延晶片，其中当所述晶片与气体源之间的距离大于100mm时，CH4具有高于C3H8的沉积比。11.根据权利要求9所述的碳化硅外延...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜石民，
申请(专利权)人：LG伊诺特有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR