[發明專利]一種提高有效面積的碳化硅外延片的制備方法

有效

• 申請號: 201611216550.2
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106803479B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 趙志飛;李赟
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;C30B25/20;C30B29/36
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張婧

1.一種提高有效面積的碳化硅外延片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，將用于外延的碳化硅襯底放置到碳化硅化學氣相沉積設備的反應室中；

步驟2，控制反應室緩慢達到設定壓力和氫氣流量，在氫氣流中加熱反應室至生長溫度；

步驟3，設置生長條件，開始生長碳化硅外延層，包括下述步驟：

(3.1)當反應室溫度達到生長溫度時，保持反應室溫度、氫氣流量和壓力恒定；

(3.2)向反應室通入硅源和碳源作為生長源，控制硅源、碳源和氫氣的流量比，即硅氫比小于0.02％、碳硅比為0.8～1.2，并通入摻雜源，形成生長厚度為0.5～5μm，摻雜濃度為5E17～2E18cm^-3的高摻緩沖層；

(3.3)將生長源中的硅源更換為含氯硅源，控制含氯硅源、碳源和氫氣的流量比，即硅氫比小于0.08％、碳硅比為1～1.5，不進入反應室直接排空，原位氫氣刻蝕10～60s；

(3.4)向反應室通入生長源和摻雜源，根據生長外延結構設定生長源和摻雜源的具體流量值和生長時間，生長對應外延結構的碳化硅外延層；

步驟4，緩慢提高反應室氫氣流量和氣壓，在大流量氫氣和較高壓力氣氛下冷卻碳化硅襯底，其中反應室中的氫氣流量為生長時氫氣流量的1.2倍，反應室中的壓力為500-1000mbar；

步驟5，待反應室冷卻后，抽反應室至高真空或者使用氬氣反復置換，最后充填至大氣壓，取出碳化硅外延片。

2.根據權利要求1所述的提高有效面積的碳化硅外延片的制備方法，其特征在于：所述步驟1中碳化硅襯底選取偏向<11-20>方向4°或者8°的4H碳化硅襯底，包括3～6英寸導電碳化硅襯底和半絕緣碳化硅襯底。

3.根據權利要求1所述的提高有效面積的碳化硅外延片的制備方法，其特征在于：所述步驟2中控制反應室壓力逐漸增大到80～150mbar和氫氣流量逐漸增大到60～120L/min后保持不變，再逐漸增大反應室功率緩慢升高反應室溫度至生長溫度1550～1650℃。

4.根據權利要求1所述的提高有效面積的碳化硅外延片的制備方法，其特征在于：所述步驟3中硅源包括硅烷，碳源包括乙烯和丙烷，含氯硅源包括三氯氫硅和二氯氫硅。

5.根據權利要求1所述的提高有效面積的碳化硅外延片的制備方法，其特征在于：所述摻雜源為n型摻雜源高純氮氣或者p型摻雜源三甲基鋁。

6.根據權利要求1所述的提高有效面積的碳化硅外延片的制備方法，其特征在于：所述步驟3中的外延結構包括JBS、PiN、JFET和MOSFET。