【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅沟槽结构外延填充方法
[0001]本专利技术属于半导体材料
，具体涉及一种碳化硅沟槽结构外延填充方法。
技术介绍
[0002]相比于传统的硅(Si)材料，4H晶型碳化硅(4H
‑
SiC)材料拥有更大的禁带宽度，更高的临界击穿电场强度和热导率等材料特性，适用于高压大功率电力电子器件的制造。当单极型器件阻断电压达到10kV甚至更高时，高导通电阻成为限制其应用的主要因素。超结结构(漂移层包含n型和p型交替区域)可以改善器件耐压与漂移层比导通电阻之间的权衡关系。
[0003]硅材料的超结结构可以通过外延层受控扩散不同导电类型的掺杂源来实现。但不同于硅材料，掺杂原子在4H
‑
SiC中的扩散系数非常低，因此无法通过受控扩散的方式实现SiC超结结构。4H
‑
SiC超结结构需要通过多步外延法制造得到，即在图型化外延层上，也就是沟槽结构上，外延生长不同导电类型的外压层，如n型沟槽结构中外延生长填充p型外延层或p型沟槽结构中外延生长填充n型外延层。
[0004...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碳化硅沟槽结构外延填充方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.使用与待填充的碳化硅正式片沟槽结构相同的生长实验片进行实验，确定正式片的外延生长工艺参数，并获得在此条件下沟槽台面的外延沉积速率G
R_mt
和沟槽底部的外延沉积速率G
R_tb
；S2.使用与S1中的生长实验片相同沟槽结构、相同沉积厚度的刻蚀实验片进行实验，确定氯化氢刻蚀工艺参数，包括反应室刻蚀压力和氯氢比，并获得在此条件下的沟槽台面的刻蚀速率E
R_mt
和沟槽底部的刻蚀速率E
R_tb
；S3.将含沟槽结构的碳化硅正式片置于外延系统反应室内的石墨基座上，调节至步骤S1确定的生长工艺参数；S4.向反应室通入硅源和碳源，并根据不同于沟槽结构层的掺杂类型，通入n型或者p型掺杂源，按照步骤S1确定的生长工艺参数，开始外延生长，其中，生长时间为t
epi
，沟槽底部的沉积厚度即为G
R_tb
·
t
epi
，通过控制生长时间控制沟槽底部的沉积厚度≤3μm；S5.生长结束后关闭硅源和碳源，保持氢气流量不变，快速降低反应腔压力；S6.根据步骤S2确定的刻蚀工艺参数，向反应室通入氯化氢气体，通过氯化氢辅助氢气刻蚀去除沟槽结构台面上的外延层，同时改善槽内外延层表面质量，刻蚀时间为t
etch
＝(G
R_mt
·
t
epi
)/E
R_mt
；S7.关闭氯化氢气体，保持氢气流量不变，快速降低反应腔压力；S8.重复步骤S4至步骤S7n次，直至n
×
(G
R_tb
·
t
epi
‑
E
R_tb
·
t
etch
)大于碳化硅正式片的沟槽深度，即完成沟槽结构外延填充；S9.开腔取片后抛光去除多余的外延层。2.根据权利要求1所述的碳化硅沟槽结构外延填充方法，其特征在于，步骤S1所述正式片的外延生长工艺参数包括氢气流量、反应室生长压力、生长温度、硅氢比和碳硅比。3.根据权利要求1或2所述的碳化硅沟槽结构外延填充方法，其特征在于，步骤S1中使用与待填充的碳化硅正式片沟槽结构相同的生长实验片进行实验，确定正式片的外延生长工艺参数，包括以下步骤：S11.准备与待填充的正式片具有相同沟槽结构的实验片；S12.将所述实验片置于外延系统反应室内的石墨基座上；采用氩气对反应室气体进行多次置换，向反应室通入氢气，逐渐加大氢气流量至60～120L/min，选用氢气或者氩气作为气浮气体推动石墨基座旋转，设置反应室压力为200～400mbar，将反应室逐渐升温至生长温度1600
‑
1700℃；S13.向反应室通入硅源和碳源，控制硅氢比小于0.08％，控制碳硅比为0.6～1.3，根据不同于沟槽结构层的掺杂类型，通入n型或者p型掺杂源，开始外延生长，生长时间为t1；S14.生长结束后，关闭生长源和掺杂源，在氢气气氛中将反应室温度降温至室温，然后将氢气排出，通过氩气对反应室内的气体进行多次置换，最终用氩气将反应室压力充气至大气压后，开腔取片；S15.将取出的实验片划片后，对其截面进行分析，获得沟槽台面上的外延沉积厚度δ
mt
，以及沟槽底部的外延沉积厚度δ
tb
，根据生长时间t1得到沟槽台面外延沉积速率G
R_mt
＝δ
mt
/t1，沟槽底部的外延沉积速率G
R_tb
＝δ
tb
/t1；S16.当G
R_mt
...
【专利技术属性】
技术研发人员：李赟，赵志飞，王翼，周平，李忠辉，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：
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