[發明專利]一種C面SiC外延結構及外延溝槽的填充方法

有效

• 申請號: 202110339323.3
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113078050B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 左萬勝;鈕應喜;單衛平;朱明蘭;張曉洪;胡新星;仇成功;袁松;史田超;史文華
• 申請（專利權）人: 安徽長飛先進半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/04
• 分類號: H01L21/04;H01L29/04;H01L29/06;H01L29/16;H01L21/67
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 尹婷婷

1.一種C面SiC外延溝槽的填充方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

（1）對正軸C面4H-SiC襯底進行刻蝕；

（2）在正軸C面4H-SiC襯底上生長N型4H-SiC緩沖層；

（3）在4H-SiC緩沖層上生長N型4H-SiC外延層；

（4）由N型4H-SiC外延層的表面向下刻蝕溝槽；

（5）通入含氯的硅源氣體、碳源、HCl和B₂H₆、H₂，于1700～1800℃溫度和10～50mbar壓力下填滿溝槽；

（6）拋光，拋去N型4H-SiC外延層表面過生長的4H-SiC，得到上表面光滑的交替排列的p型和n形區域；

步驟（2）中，所述4H-SiC緩沖層的厚度為10～200 nm，摻雜濃度為2×10¹⁸～1×10¹⁹cm^-3；

步驟（2）中，4H-SiC緩沖層生長時，碳源與含氯的硅源氣體的流量之比為0.6～1：1；于1700～1800℃溫度和10～50mbar壓力下進行生長；

步驟（3）中，N型4H-SiC外延層生長時，碳源與含氯的硅源氣體的流量之比為0.6～1，于1700～1800℃溫度和10～50mbar壓力下進行生長；

步驟（4）中，溝槽側壁傾角86～90°；

步驟（5）中，HCl與含氯的硅源氣體的流量之比為15～40：1；碳源與含氯的硅源氣體的流量之比0.6～1：1。

2.根據權利要求1所述的C面SiC外延溝槽的填充方法，其特征在于，步驟（5）中，所述含氯的硅源氣體、碳源、HCl 、B₂H₆、H₂的流量為100～200sccm、30～80sccm、1000～5000sccm、5～10sccm、100～800slm。

3.根據權利要求1或2所述的C面SiC外延溝槽的填充方法，其特征在于，步驟（1）中，所述刻蝕的方法為：以100～800slm流量通入H₂，于5-50mbar壓力和1600-1700℃溫度下刻蝕3～10min。

4.根據權利要求1所述的C面SiC外延溝槽的填充方法，其特征在于，所述4H-SiC緩沖層的生長方法為：分別以100～800slm、80～150sccm、80～150sccm和10～20sccm的流量通入載氣H₂、含氯的硅源氣體、碳源和N₂。

5.根據權利要求1或2所述的C面SiC外延溝槽的填充方法，其特征在于，步驟（3）中，所述N型4H-SiC外延層的厚度為5～20μm；摻雜濃度為2×10¹⁴～8×10¹⁶cm^-3。

6.根據權利要求5所述的C面SiC外延溝槽的填充方法，其特征在于，所述N型4H-SiC外延層的生長方法為：分別以100～800slm、100～200sccm、30～80sccm和5～20sccm的流量通入載氣H₂、含氯的硅源氣體、碳源和N₂。

7.根據權利要求1或2所述的C面SiC外延溝槽的填充方法，其特征在于，步驟（4）中，所述溝槽的深度5-15μm，底部寬度與臺面頂部寬度一致，均為2～2.5μm。

8.如權利要求1-7任意一項所述的C面SiC外延溝槽的填充方法填充得到的含超級結的C面SiC外延結構。