[發明專利]一種高質量碳化硅晶體的制備方法有效

申請號：	202010171114.8	申請日：	2020-03-12
公開（公告）號：	CN111334860B	公開（公告）日：	2022-05-27
發明（設計）人：	劉欣宇;袁振洲	申請（專利權）人：	江蘇超芯星半導體有限公司
主分類號：	C30B29/36	分類號：	C30B29/36;C30B25/00
代理公司：	南京源點知識產權代理有限公司 32545	代理人：	王佳妹
地址：	225000 江蘇省揚州***	國省代碼：	江蘇;32
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	一種質量碳化硅晶體制備方法
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

本發明屬于半導體材料技術領域，提供了一種高質量碳化硅晶體的制備方法，采用高溫化學氣相沉積法制備碳化硅晶體的過程中通入氯氣。所述氯氣持續通入或間斷通入。所述氯氣從反應腔體的上方、下方或側面通入。本發明通過在碳化硅生長的反應腔體中通入Cl₂，對新生成的碳化硅表面的臺階聚集處產生刻蝕反應，從而減少晶體邊緣位錯缺陷的形成，提高碳化硅晶體質量。

技術領域

本發明涉及半導體材料技術領域，具體涉及一種高質量碳化硅晶體的制備方法。

背景技術

碳化硅單晶具有禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導率大和介電常數小及物理和化學性能穩定等獨特的性能，被認為是制造高溫、高壓、高頻大功率器件等理想的半導體材料。目前常用的碳化硅單晶的生長方法主要有物理氣相傳輸法(PVT)和高溫化學氣相沉積法(HTCVD)。

高溫化學氣相沉積法(HTCVD)采用硅源氣體和碳源氣體作為反應氣體，小分子氣體作為載流子氣體，在特定的溫度梯度和壓強下，在反應氣體在籽晶表面進行化學反應生長碳化硅，并且有序沉積結晶而進行的晶體生長。

通常碳化硅晶體生長過程中，特別是晶體的邊緣,容易產生晶型型變、微管、位錯等缺陷，嚴重影響晶體質量。原因是生長過程中，由于氣相組分過飽等參數使籽晶邊緣進行擇優生長，從而產生了偏離籽晶方向的晶格失配區域，在晶格失配區域，產生大量的晶型型變、微管以及不同種類的位錯。晶體生長后，晶體的邊緣出現大量的型變、微管、位錯等缺陷，造成晶體質量差,且邊緣表面出現條紋狀不規則的層錯形貌，給后續晶片加工帶來碎片或裂紋的風險。因此，需要提供一種高質量碳化硅晶體生長的方法。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種高質量碳化硅晶體的制備方法，以提供高質量的碳化硅晶體。

本發明提供一種高質量碳化硅晶體的制備方法，采用高溫化學氣相沉積法制備碳化硅晶體的過程中通入氯氣。

可選地，所述氯氣持續通入或間斷通入。

可選地，間斷通入是指每通入m秒即停止n秒，接著繼續通入m秒，停止n秒，重復至反應結束，其中，0＜m≤7200，0＜n≤7200。

可選地，通入氯氣的流速為50-300sccm。

可選地，所述氯氣從反應腔體的上方、下方或側面通入。

可選地，制備碳化硅晶體的過程中需通入硅源氣體、碳源氣體以及載流子氣體，且反應溫度為2100-2450℃，反應時腔體內壓力保持為100-30000pa。

可選地，所述氯氣從所述反應腔體開始升溫時通入，至所述反應腔體降溫至室溫后停止。

可選地，所述硅源氣體包括SiH₄，所述碳源氣體包括CH₄、C₂H₄、C₂H₆或C₃H₈，所述載流子氣體包括H₂或He。

可選地，所述硅源氣體的流速為20-200sccm，所述碳源氣體的流速為10-100sccm，所述載流子氣體的流速為1-5slm。

由上述技術方案可知，本發明提供的高質量碳化硅晶體的制備方法，通過在碳化硅生長的反應腔體中通入Cl₂，對新生成的碳化硅表面的臺階聚集處產生刻蝕反應，從而減少晶體邊緣位錯缺陷的形成，提高碳化硅晶體質量。