一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法技术

本发明专利技术公开了一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法，涉及降低碳化硅外延片表面缺陷的技术领域，包含表面蚀刻、缓冲层成长与外延成长三个阶段；在充满氢气的环境下,升温到摄氏1600度以上,通入含有硅源与碳源的反应气体进行外延,硅和碳的来源气体主要是硅烷和丙烷,氮气与三甲基铝则被用来做参杂浓度的气体来源，本方法在缓冲层成长过程中,除了反应气体外,通入一定占比范围的含氯气体来提高硅气体分子在和碳气体分子的在外延反应过程中键结稳定性,避免产生非碳化硅键结的反应,藉此来降低外延中因产生非碳化硅键结而形成的表面与晶体缺陷,同时并可提高外延成长速率,来获得高质量的碳化硅外延层。得高质量的碳化硅外延层。

【技术实现步骤摘要】
一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法


[0001]本专利技术涉及降低碳化硅外延片表面缺陷的
，具体涉及一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法。

技术介绍

[0002]碳化硅材料适用于高温、高频、高功率、抗辐射、抗腐蚀等电子器件制造，在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用前景，属于国际高端先进材料。为了实现碳化硅电子器件的研制必须在碳化硅衬底上进行同质外延，生长器件所需的外延结构。
[0003]现有技术所生产的碳化硅外延层，其结构都是在高浓度掺杂的碳化硅衬底上堆栈一层浓度缓冲层，根据耐压的设计，接着在缓冲层上生长不同厚度与参杂浓度的外延层。一般来说，缓冲层对外延层表面缺陷数量有直接影响。
[0004]目前外延技术能有效控制表面尺寸较大的缺陷，如三角缺陷、胡萝卜缺陷，直线缺陷与彗星缺陷等，缓冲层的成长技术有利用阶梯式的参杂浓度做层状结构, 或是利用不同的成长速率的组合，来达到降低后续外延层的表面缺陷。利用上述技术所成长的外延层缺陷密度约在0.8~1/cm2。对于高耐压器件来说，此缺陷密度的数量仍嫌太高, 容易影响器件性能与降低良率。
[0005]利用现有技术所成长的外延层缺陷密度约在0.8~1/cm2。对于高耐压器件来说，此缺陷密度的数量仍太高, 容易降低器件的良率。
[0006]现有的技术,外延表面缺陷密度仍太高,不利于器件应用。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
的不足提供一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法，在生长过程中利用通入含氯的反应气体占比,有效改善降低碳化硅外延片的表面缺陷。
[0008]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法，包含表面蚀刻、缓冲层成长与外延成长三个阶段；其中，表面蚀刻：在摄氏1600度以上利用氢气对碳化硅衬底进行表面蚀刻；缓冲层成长：通入含有硅源与碳源的反应气体，和一定占比范围的含氯气体进行适当厚度与参杂浓度的缓冲层成长；外延成长：延续缓冲层成长使用的气体，调整气体流量与含氯气体的占比，成长速率与外延时间进行外延层成长。
[0009]作为本专利技术一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法的进一步优选方案，在缓冲层成长阶段中, 缓冲层流量占比范围: Cl/Si =10~20。
[0010]作为本专利技术一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法的进一步优选方案，在外延成长阶段中，外延层流量占比范围: Cl/Si =10~15。
[0011]作为本专利技术一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法的进一步优选方案，在缓冲层成长阶段中, 硅和碳的来源气体主要是硅烷和丙烷。
[0012]作为本专利技术一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法的进一步优选方案，在外延成长阶段中，氮气与三甲基铝则被用来做参杂浓度的气体来源。
[0013]作为本专利技术一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法的进一步优选方案，具体包含如下步骤：步骤1，将6吋n型(0001)晶面往<11
‑
20>方向偏轴4
°
的碳化硅衬底衬底置入SiC外延反应室乘载内基座a；步骤2，通入氢气, 压力范围为10
‑
28kpa, 在氢气的环境下升温至1625℃，维持反应室温度10分钟，对衬底进行表面蚀刻；步骤3，缓冲层成长在温度压力维持不变设定下, 采用流量随着设定时间渐增的方式通入碳硅气体，参杂气体氮气与含氯气体, 碳硅气体流量比范围为0.2~0.4, 硅源气体流量为含氯气体流量占比的5%~8%, 氮气流量范围为100~200sccm,生长第一层缓冲层,厚度为0.5~1um, 参杂浓度为1e18cm
‑
3, 维持反应温度时间为5
‑
10min；步骤4，外延层成长在温度压力维持不变设定下, 采用流量随着设定时间渐增的方式通入碳硅气体，参杂气体氮气与含氯气体, 碳硅气体流量比范围调整为0.4~0.6, 硅源气体流量为含氯气体流量占比同时提高到8~10%, 氮气流量范围为1~200sccm,生长碳化硅外延, 维持反应温度时间为5~30min；步骤5，维持在氢气环境下，停止通入碳硅气体和氮气，待降温至800oC以下, 停止通入氢气, 将反应室真空抽至1Kpa以下，再通入氩气至一大气压，循环5次后, 打开反应室，取出外延片，采用Lasertec公司的SICA88表面缺陷检测仪对外延片表面进行检测。
[0014]本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本专利技术一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法，在充满氢气的环境下, 升温到摄氏1600度以上, 通入含有硅源与碳源的反应气体进行外延, 硅和碳的来源气体主要是硅烷和丙烷,氮气与三甲基铝则被用来做参杂浓度的气体来源，本方法在缓冲层成长过程中,除了反应气体外, 通入一定占比范围的含氯气体来提高硅气体分子在和碳气体分子的在外延反应过程中键结稳定性, 避免产生非碳化硅键结的反应, 藉此来降低外延中因产生非碳化硅键结而形成的表面与晶体缺陷, 同时并可提高外延成长速率, 来获得高质量的碳化硅外延层；2、本专利技术在缓冲层与外延层分别导入不同占比范围的含氯气体，指标为硅源气体在含氯气体中的占比，缓冲层流量占比范围: Cl/Si =10~20,外延层流量占比范围: Cl/Si =10~15，以此范围内的外延成长条件能有效提升晶体原子键结稳定性，提高外延成长速率, 避免产生非碳化硅键结的反应,降低外延中因产生非碳化硅键结而形成的表面缺陷，并来获得高质量的碳化硅外延层。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本专利技术碳化硅外延生长温度曲线示意图；图2是本专利技术未使用该工艺前外延片表面缺陷密度示意图；图3是本专利技术使用该工艺后外延片表面缺陷密度示意图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]碳化硅外延生长温度曲线, 如图1所示, 主要分为表面蚀刻, 缓冲层成长与外延成长三个主要阶段, 在充满氢气的环境下, 升温到摄氏1600度以上, 通入含有硅源与碳源的反应气体进行外延, 硅和碳的来源气体主要是硅烷和丙烷,氮气与三甲基铝则被用来做参杂浓度的气体来源，本方法在缓冲层成长过程中,除了反应气体外, 通入一定占比范围的含氯气体来提高硅气体分子在和碳气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法，其特征在于：包含表面蚀刻、缓冲层成长与外延成长三个阶段；其中，表面蚀刻：在摄氏1600度以上利用氢气对碳化硅衬底进行表面蚀刻；缓冲层成长：通入含有硅源与碳源的反应气体，和一定占比范围的含氯气体进行适当厚度与参杂浓度的缓冲层成长；外延成长：延续缓冲层成长使用的气体，调整气体流量与含氯气体的占比，成长速率与外延时间进行外延层成长。2.根据权利要求1所述的一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法，其特征在于：在缓冲层成长阶段中, 缓冲层流量占比范围: Cl/Si =10~20。3.根据权利要求1所述的一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法，其特征在于：在外延成长阶段中，外延层流量占比范围: Cl/Si =10~15。4.根据权利要求1所述的一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法，其特征在于：在缓冲层成长阶段中, 硅和碳的来源气体主要是硅烷和丙烷。5.根据权利要求1所述的一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法，其特征在于：在外延成长阶段中，氮气与三甲基铝则被用来做参杂浓度的气体来源。6.根据权利要求1所述的一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法，其特征在于：具体包含如下步骤：步骤1，将6吋n型(0001)晶面往<11
‑
20>方向偏轴4
°
的碳化硅衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈威佑，蔡清富，蔡长祐，胡智威，
申请(专利权)人：南京百识电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：