CN114892273A - 一种碳化硅外延层生长方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种碳化硅外延层生长方法，包括：步骤(1)、提供碳化硅衬底，并将所述碳化硅衬底装入反应腔中；步骤(2)、对所述反应腔内气体进行置换，然后向反应腔内充入H2，并将所述反应腔内的温度升温至1500‑1700℃；步骤(3)、对所述反应腔内充入H2、含Si源气、含C源气、含P源气、N2的混合气体，并对所述混合气体的充入比例进行控制，以进行改良层的生长；步骤(4)、当所述改良层生长达到目标厚度后进行退火处理；步骤(5)、进行外延层的生长。本发明提供的碳化硅外延生长方法，能够确保整外延层中没有BPD缺陷，有效避免了因此带来的器件不良；通过改良层的生长，有效改善了衬底的表面晶体结构缺陷，降低了外延层的缺陷密度，提高了终端器件的性能；采用双重N型掺杂的模式，提高半导体的导电性，有效降低电阻率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件的制造技术领域，特别是涉及一种碳化硅外延层生长方法。
背景技术
SiC作为第三代半导体材料的典型代表之一，在电动车、充电桩、高铁、大型装备驱动、逆变器、白色家电等诸多领域有着非常广泛的应用。目前已形成大规模商业化的应用有JBS器件和MOS器件，但在器件制作的过程中，MOS器件良率普遍偏低，深究原因，主要有两点，一是器件制造过程中，会产生导致电性能恶化的缺陷；二是材料本身固有的缺陷，比如说基面位错(BPD)等。
目前已有的方案就是在衬底上生长一层0.5～1.5微米的缓冲层(Buffer layer)，然后再外延生长。该种单层缓冲层在一定程度上可以消除衬底一部分的BPD，但大部分BPD还是在外延层中消除，由于MOS器件是表面导电性器件，外延层中的BPD有可能导致器件的电性恶化而失效。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种碳化硅外延层生长方法，在碳化硅衬底上生长一层改良层，从而能够将衬底中所有的BPD缺陷全部转化成对性能影响极小的TED缺陷，在改良层上再外延生长，从而使外延层不含有BPD缺陷，以提高半导体器件的良品率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种碳化硅外延层生长方法，包括：
步骤(1)、提供碳化硅衬底，并将所述碳化硅衬底装入反应腔中；
步骤(2)、对所述反应腔内气体进行置换，然后向反应腔内充入H2，并将所述反应腔内的温度升温至1500-1700℃；
步骤(3)、对所述反应腔内充入H2、含Si源气、含C源气、含P源气、N2的混合气体，并对所述混合气体的充入比例进行控制，以进行改良层的生长；
步骤(4)、当所述改良层生长达到目标厚度后进行退火处理；
步骤(5)、进行外延层的生长。
步骤(2)中，反应腔内的温度保持在1500-1550℃。
步骤(3)中，所述含Si源气包括硅烷、三氯氢硅、二氯二氢硅、四氯化硅；所述含C源气包括甲烷、乙烯、丙烷；所述含P源气包括磷化氢。
步骤(3)中，Si：H2的摩尔比例在0.3％～0.5％之间；氢气的体积充入量为150slm，含Si源气的体积充入量为450sccm～750sccm。
步骤(3)中，P：N2的摩尔比例在0.1-10之间，其中，含P源气的体积充入量为1sccm～5000sccm之间，N2的体积充入量为1sccm～5000sccm。
进一步优选地，步骤(3)中，所述反应腔内的压力低于1个大气压。
进一步优选地，步骤(3)中，所述反应腔内的压力为0.1-0.9个大气压。
步骤(4)中，所述改良层的目标厚度为5-15微米。
步骤(4)中，所述退火处理采用原位退火，退火时间5-10分钟。
步骤(4)中，生长速率在60μm/h～120μm/h。
步骤(5)中，所述外延层的生长采用传统的外延层生长工艺。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明提供的碳化硅外延生长方法，能够确保整外延层中没有BPD缺陷，有效避免了因此带来的器件不良；通过改良层的生长，有效改善了衬底的表面晶体结构缺陷，降低了外延层的缺陷密度，提高了终端器件的性能；采用双重N型掺杂的模式，提高半导体的导电性，有效降低电阻率。
附图说明
图1是本发明所述碳化硅外延生长方法的温度生长曲线图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明实施例提供一种碳化硅外延层生长方法，包括：
步骤(1)、提供碳化硅衬底，衬底的大小一般为4-8英寸，并将所述碳化硅衬底装入反应腔中，然后关闭反应腔；
步骤(2)、对所述反应腔内气体进行置换，通常是多次抽充氩气以将反应腔内的空气置换出来；当最后一次抽空反应腔内的气体之后，向反应腔内充入H2，并将所述反应腔内的温度升温至1500℃，并保持在这一温度不变，以使其温度更低以降低能耗；
步骤(3)、对所述反应腔内充入H2、含Si源气、含C源气、含P源气、N2的混合气体，并对所述混合气体的充入比例进行控制，以进行改良层的生长，保持所述反应腔内的压力低于1个大气压，优选为0.9个大气压；其中，所述含Si源气包括硅烷、三氯氢硅、二氯二氢硅、四氯化硅的任一种或多种组合；所述含C源气包括甲烷、乙烯、丙烷的任一种或多种组合；所述含P源气包括磷化氢；其中的充入比例包括：
Si：H2的摩尔比例为0.3％；氢气的体积充入量为150slm，含Si源气的体积充入量为450sccm；
P：N2的摩尔比例在0.1-10之间，其中，含P源气的体积充入量为1sccm之间，N2的体积充入量为100sccm；
步骤(4)、当所述改良层按照生长速率60μm/h生长达到5微米的目标厚度后进行退火处理；所述退火处理采用原位退火，退火时间5分钟；
步骤(5)、进行外延层的生长；所述外延层的生长采用传统的外延层生长工艺；
步骤(6)、完成生长后的降温、取片，生长结束。
本发明提供的碳化硅外延生长方法，能够确保整外延层中没有BPD缺陷，有效避免了因此带来的器件不良；通过改良层的生长，有效改善了衬底的表面晶体结构缺陷，降低了外延层的缺陷密度，提高了终端器件的性能；特别地，本实施例在超低温度(1500℃)情况下，采用双重N型掺杂的模式，提高半导体的导电性，有效降低电阻率。
本发明实施例还提供一种碳化硅外延层生长方法，包括：
步骤(1)、提供碳化硅衬底，衬底的大小一般为4寸，并将所述碳化硅衬底装入反应腔中，然后关闭反应腔；
步骤(2)、对所述反应腔内气体进行置换，通常是多次抽充氩气以将反应腔内的空气置换出来；当最后一次抽空反应腔内的气体之后，向反应腔内充入H2，并将所述反应腔内的温度升温至1550℃，并保持在这一温度不变，以使其温度更低以降低能耗；
步骤(3)、对所述反应腔内充入H2、含Si源气、含C源气、含P源气、N2的混合气体，并对所述混合气体的充入比例进行控制，以进行改良层的生长，保持所述反应腔内的压力低于1个大气压，优选为0.1个大气压；其中，所述含Si源气包括硅烷、三氯氢硅、二氯二氢硅、四氯化硅的任一种或多种组合；所述含C源气包括甲烷、乙烯、丙烷的任一种或多种组合；所述含P源气包括磷化氢；其中的充入比例包括：
Si：H2的摩尔比例为0.5％；氢气的体积充入量为150slm，含Si源气的体积充入量为750sccm；
P：N2的摩尔比例在0.1-10之间，其中，含P源气的体积充入量为5000sccm之间，N2的体积充入量为50sccm；
步骤(4)、当所述改良层按照生长速率120μm/h生长达到15微米的目标厚度后进行退火处理；所述退火处理采用原位退火，退火时间10分钟；
步骤(5)、进行外延层的生长；所述外延层的生长采用传统的外延层生长工艺；
步骤(6)、完成生长后的降温、取片，生长结束。
本发明提供的碳化硅外延生长方法，能够确保整外延层中没有BPD缺陷，有效避免了因此带来的器件不良；通过改良层的生长，有效改善了衬底的表面晶体结构缺陷，降低了外延层的缺陷密度，提高了终端器件的性能；特别地，本实施例在超低温度(1550℃)情况下，采用双重N型掺杂的模式，提高半导体的导电性，有效降低电阻率。
本发明实施例还提供一种碳化硅外延层生长方法，包括：
步骤(1)、提供碳化硅衬底，衬底的大小一般为8寸，并将所述碳化硅衬底装入反应腔中，然后关闭反应腔；
步骤(2)、对所述反应腔内气体进行置换，通常是多次抽充氩气以将反应腔内的空气置换出来；当最后一次抽空反应腔内的气体之后，向反应腔内充入H2，并将所述反应腔内的温度升温至1700℃，并保持在这一温度不变；
步骤(3)、对所述反应腔内充入H2、含Si源气、含C源气、含P源气、N2的混合气体，并对所述混合气体的充入比例进行控制，以进行改良层的生长，保持所述反应腔内的压力低于1个大气压，优选为0.5个大气压；其中，所述含Si源气包括硅烷、三氯氢硅、二氯二氢硅、四氯化硅的任一种或多种组合；所述含C源气包括甲烷、乙烯、丙烷的任一种或多种组合；所述含P源气包括磷化氢；其中的充入比例包括：
Si：H2的摩尔比例为0.5％；氢气的体积充入量为150slm，含Si源气的体积充入量为750sccm；
P：N2的摩尔比例在0.1-10之间，其中，含P源气的体积充入量为50sccm之间，N2的体积充入量为5000sccm；
步骤(4)、当所述改良层按照生长速率100μm/h生长达到11微米的目标厚度后进行退火处理；所述退火处理采用原位退火，退火时间8分钟；
步骤(5)、进行外延层的生长；所述外延层的生长采用传统的外延层生长工艺；
步骤(6)、完成生长后的降温、取片，生长结束。
本发明实施例还提供一种碳化硅外延层生长方法，包括：
步骤(1)、提供碳化硅衬底，衬底的大小一般为8寸，并将所述碳化硅衬底装入反应腔中，然后关闭反应腔；
步骤(2)、对所述反应腔内气体进行置换，通常是多次抽充氩气以将反应腔内的空气置换出来；当最后一次抽空反应腔内的气体之后，向反应腔内充入H2，并将所述反应腔内的温度升温至1700℃，并保持在这一温度不变；
步骤(3)、对所述反应腔内充入H2、含Si源气、含C源气、含P源气、N2的混合气体，并对所述混合气体的充入比例进行控制，以进行改良层的生长，保持所述反应腔内的压力低于1个大气压，优选为0.5个大气压；其中，所述含Si源气包括硅烷、三氯氢硅、二氯二氢硅、四氯化硅的任一种或多种组合；所述含C源气包括甲烷、乙烯、丙烷的任一种或多种组合；所述含P源气包括磷化氢；其中的充入比例包括：
Si：H2的摩尔比例为0.5％；氢气的体积充入量为150slm，含Si源气的体积充入量为750sccm；
P：N2的摩尔比例在0.1-10之间，其中，含P源气的体积充入量为100sccm之间，N2的体积充入量为1sccm；
步骤(4)、当所述改良层按照生长速率100μm/h生长达到11微米的目标厚度后进行退火处理；所述退火处理采用原位退火，退火时间8分钟；
步骤(5)、进行外延层的生长；所述外延层的生长采用传统的外延层生长工艺；
步骤(6)、完成生长后的降温、取片，生长结束。
本发明实施例还提供一种碳化硅外延层生长方法，包括：
步骤(1)、提供碳化硅衬底，衬底的大小一般为4寸，并将所述碳化硅衬底装入反应腔中，然后关闭反应腔；
步骤(2)、对所述反应腔内气体进行置换，通常是多次抽充氩气以将反应腔内的空气置换出来；当最后一次抽空反应腔内的气体之后，向反应腔内充入H2，并将所述反应腔内的温度升温至1600℃，并保持在这一温度不变；
步骤(3)、对所述反应腔内充入H2、含Si源气、含C源气、含P源气、N2的混合气体，并对所述混合气体的充入比例进行控制，以进行改良层的生长，保持所述反应腔内的压力低于1个大气压，优选为0.3个大气压；其中，所述含Si源气包括硅烷、三氯氢硅、二氯二氢硅、四氯化硅的任一种或多种组合；所述含C源气包括甲烷、乙烯、丙烷的任一种或多种组合；所述含P源气包括磷化氢；其中的充入比例包括：
Si：H2的摩尔比例为0.4％；氢气的体积充入量为150slm，含Si源气的体积充入量为600sccm；
P：N2的摩尔比例在0.1-10之间，其中，含P源气的体积充入量为3000sccm之间，N2的体积充入量为300sccm；
步骤(4)、当所述改良层按照生长速率100μm/h生长达到11微米的目标厚度后进行退火处理；所述退火处理采用原位退火，退火时间7分钟；
步骤(5)、进行外延层的生长；所述外延层的生长采用传统的外延层生长工艺；
步骤(6)、完成生长后的降温、取片，生长结束。
本发明实施例还提供一种碳化硅外延层生长方法，包括：
步骤(1)、提供碳化硅衬底，衬底的大小一般为8寸，并将所述碳化硅衬底装入反应腔中，然后关闭反应腔；
步骤(2)、对所述反应腔内气体进行置换，通常是多次抽充氩气以将反应腔内的空气置换出来；当最后一次抽空反应腔内的气体之后，向反应腔内充入H2，并将所述反应腔内的温度升温至1650℃，并保持在这一温度不变；
步骤(3)、对所述反应腔内充入H2、含Si源气、含C源气、含P源气、N2的混合气体，并对所述混合气体的充入比例进行控制，以进行改良层的生长，保持所述反应腔内的压力低于1个大气压，优选为0.7个大气压；其中，所述含Si源气包括硅烷、三氯氢硅、二氯二氢硅、四氯化硅的任一种或多种组合；所述含C源气包括甲烷、乙烯、丙烷的任一种或多种组合；所述含P源气包括磷化氢；其中的充入比例包括：
Si：H2的摩尔比例为0.4％；氢气的体积充入量为150slm，含Si源气的体积充入量为600sccm；
P：N2的摩尔比例在0.1-10之间，其中，含P源气的体积充入量为3000sccm之间，N2的体积充入量为3000sccm；
步骤(4)、当所述改良层按照生长速率100μm/h生长达到11微米的目标厚度后进行退火处理；所述退火处理采用原位退火，退火时间6分钟；
步骤(5)、进行外延层的生长；所述外延层的生长采用传统的外延层生长工艺；
步骤(6)、完成生长后的降温、取片，生长结束。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种碳化硅外延层生长方法，包括：
步骤(1)、提供碳化硅衬底，并将所述碳化硅衬底装入反应腔中；
步骤(2)、对所述反应腔内气体进行置换，然后向反应腔内充入H2，并将所述反应腔内的温度升温至1500-1700℃；
步骤(3)、对所述反应腔内充入H2、含Si源气、含C源气、含P源气、N2的混合气体，并对所述混合气体的充入比例进行控制，以进行改良层的生长；
步骤(4)、当所述改良层生长达到目标厚度后进行退火处理；
步骤(5)、进行外延层的生长。
2.根据权利要求1所述的碳化硅外延层生长方法，其特征在于，
步骤(2)中，反应腔内的温度保持在1500-1550℃。
3.根据权利要求1所述的碳化硅外延层生长方法，其特征在于，
步骤(3)中，所述含Si源气包括硅烷、三氯氢硅、二氯二氢硅、四氯化硅；所述含C源气包括甲烷、乙烯、丙烷；所述含P源气包括磷化氢。
4.根据权利要求1或3所述的碳化硅外延层生长方法，其特征在于，
步骤(3)中，Si：H2的摩尔比例在0.3％～0.5％之间；氢气的体积充入量为150slm，含Si源气的体积充入量为450sccm～750sccm。
5.根据权利要求1或3所述的碳化硅外延层生长方法，其特征在于，
步骤(3)中，P：N2的摩尔比例在0.1-10之间，其中，含P源气的体积充入量为1sccm～5000sccm之间，N2的体积充入量为1sccm～5000sccm。
6.根据权利要求1或3所述的碳化硅外延层生长方法，其特征在于，
步骤(3)中，所述反应腔内的压力低于1个大气压。
进一步优选地，步骤(3)中，所述反应腔内的压力为0.1-0.9个大气压。
7.根据权利要求1所述的碳化硅外延层生长方法，其特征在于，
步骤(4)中，所述改良层的目标厚度为5-15微米。
8.根据权利要求1所述的碳化硅外延层生长方法，其特征在于，
步骤(4)中，所述退火处理采用原位退火，退火时间5-10分钟。
9.根据权利要求1所述的碳化硅外延层生长方法，其特征在于，
步骤(4)中，生长速率在60μm/h～120μm/h。
10.根据权利要求1所述的碳化硅外延层生长方法，其特征在于，
步骤(5)中，所述外延层的生长采用传统的外延层生长工艺。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116334751A (zh) * | 2023-03-16 | 2023-06-27 | 浙江求是创芯半导体设备有限公司 | 外延控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080079008A1 (en) * | 2006-10-03 | 2008-04-03 | Fuji Electric Holdings Co., Ltd. | Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US20110045281A1 (en) * | 2009-08-20 | 2011-02-24 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Reduction of basal plane dislocations in epitaxial sic |
| CN104867818A (zh) * | 2015-04-02 | 2015-08-26 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 一种减少碳化硅外延材料缺陷的方法 |
| CN106711031A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-24 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 降低基平面位错对碳化硅外延层影响的方法 |
| CN107068539A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-08-18 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 降低碳化硅外延基平面位错密度的方法 |
| CN108166056A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-06-15 | 李哲洋 | 一种能够有效降低碳化硅外延表面缺陷的生长方法 |
-
2022
- 2022-04-29 CN CN202210466465.0A patent/CN114892273A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080079008A1 (en) * | 2006-10-03 | 2008-04-03 | Fuji Electric Holdings Co., Ltd. | Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US20110045281A1 (en) * | 2009-08-20 | 2011-02-24 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Reduction of basal plane dislocations in epitaxial sic |
| CN104867818A (zh) * | 2015-04-02 | 2015-08-26 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 一种减少碳化硅外延材料缺陷的方法 |
| CN106711031A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-24 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 降低基平面位错对碳化硅外延层影响的方法 |
| CN107068539A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-08-18 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 降低碳化硅外延基平面位错密度的方法 |
| CN108166056A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-06-15 | 李哲洋 | 一种能够有效降低碳化硅外延表面缺陷的生长方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116334751A (zh) * | 2023-03-16 | 2023-06-27 | 浙江求是创芯半导体设备有限公司 | 外延控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN116334751B (zh) * | 2023-03-16 | 2024-02-09 | 浙江求是创芯半导体设备有限公司 | 外延控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
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