[發明專利]4H-SiC襯底上同質快速外延生長4H-SiC外延層的方法

無效

• 申請號: 201410086800.X
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN103820768A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 劉斌;孫國勝;劉興昉;董林;鄭柳;閆果果;劉勝北;張峰;趙萬順;王雷;曾一平
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: C23C16/32
• 分類號: C23C16/32;H01L21/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種4H-SiC襯底上同質快速外延生長4H-SiC外延層的方法，其特征在于，包括：?

步驟1：對4H-SiC襯底進行清洗并放入垂直熱壁低壓CVD設備的生長室，并將反應室抽真空；?

步驟2：設置反應室壓強，并向反應室通氫氣流；?

步驟3：加熱反應室至刻蝕溫度，對襯底進行原位刻蝕；?

步驟4：調節氫氣流并升高反應室溫度，反應室溫度達到預生長溫度時，通入生長源氣體進行預生長，溫度達到生長溫度后，調節生長源氣體流量進行外延生長；?

步驟5：生長結束后，關閉生長源氣體，并停止加熱，在氫氣流中冷卻；?

步驟6：溫度降到1000℃以下時，關閉氫氣，將反應室抽真空；?

步驟7：對反應室抽真空后，將氬氣通入反應室進行冷卻；?

步驟8：冷卻至室溫后，將反應室充入氬氣，使氣壓達到大氣壓強。?

2.根據權利要求1所述的4H-SiC襯底上同質快速外延生長4H-SiC外延層的方法，其特征在于，步驟1中所述的對4H-SiC襯底進行清洗，采用RCA標準清洗工藝，使用的清洗液包括硫酸、雙氧水、氫氟酸、氨水、鹽酸和去離子水。?

3.根據權利要求1所述的4H-SiC襯底上同質快速外延生長4H-SiC外延層的方法，其特征在于，步驟1中所述的碳化硅CVD設備為垂直熱壁低壓CVD設備，將反應室抽真空是將反應室抽真空至10^-4Torr以下。?

4.根據權利要求1所述的4H-SiC襯底上同質快速外延生長4H-SiC外延層的方法，其特征在于，步驟2中所述的設置反應室壓強，是將反應室壓強設定為10Torr～80Torr之間；所述向反應室通氫氣流，氫氣流量為1L／分鐘～10L／分鐘，壓強上升至設定壓強后，保持反應室壓強恒定；調節H₂流量至3L／分鐘～50L／分鐘之間并固定流量，繼續通入反應室。?

5.根據權利要求1所述的4H-SiC襯底上同質快速外延生長4H-SiC外延層的方法，其特征在于，步驟3中所述的加熱反應室至刻蝕溫度，對?襯底進行原位刻蝕，包括：?

打開RF高頻線圈感應加熱器，將反應室溫度加熱到1350℃～1500℃之間并固定溫度，在此溫度下維持10分鐘～60分鐘，對4H-SiC襯底進行原位刻蝕。?

6.根據權利要求1所述的4H-SiC襯底上同質快速外延生長4H-SiC外延層的方法，其特征在于，步驟4中所述的調節氫氣流并升高反應室溫度，反應室溫度達到預生長溫度時，通入生長源氣體進行預生長，溫度達到生長溫度后，調節生長源氣體流量進行外延生長，包括：?

刻蝕完畢之后，將H₂流量調節為10L／分鐘～100L／分鐘并固定流量，升高反應室溫度，溫度上升至1560℃時，通入一定碳硅元素比例的小流量的C₂H₄和SiH₄氣體，進行4H-SiC預生長；繼續將反應室溫度加熱到1600℃～1750℃之間并固定溫度；然后，將C₂H₄流量逐步上升至8mL／分鐘～300mL／分鐘，SiH₄流量逐步上升至20mL／分鐘～300mL／分鐘，在固定的碳硅元素比例下進行外延生長；外延生長時間為30分鐘以上。?

7.根據權利要求6所述的4H-SiC襯底上同質快速外延生長4H-SiC外延層的方法，其特征在于，所述的小流量的C₂H₄和SiH₄氣體，C₂H₄流量為0.4mL／分鐘～5mL／分鐘，SiH₄流量為1mL／分鐘～5mL／分鐘。?

8.根據權利要求6所述的4H-SiC襯底上同質快速外延生長4H-SiC外延層的方法，其特征在于，所述的一定碳硅元素比例的小流量的C₂H₄和SiH₄氣體，其中碳硅元素比例固定在0.8～2之間，SiH₄和H₂的流量比例不超過0.6％。?

9.根據權利要求1所述的4H-SiC襯底上同質快速外延生長4H-SiC外延層的方法，其特征在于，步驟7中所述的將氬氣通入反應室進行冷卻，氬氣流量為0.3L／分鐘～20L／分鐘，通氬氣冷卻時的壓強為10Torr～700Torr。?