[发明专利]一种减少碳化硅外延薄膜中缺陷的方法

权利要求书

1.一种减少在偏向<11-20>方向4°的0001硅面碳化硅衬底上外延生长的碳化硅薄膜中缺陷的外延生长方法，在水平热壁式化学气相沉积（CVD）设备中进行，其特征是该方法包括如下工艺步骤：

1）衬底准备：选取偏向<11-20>方向4°的0001硅面碳化硅衬底，并对其进行标准清洗待用；

2）生长前烘烤：准备好的样品送至反应室之后，通入气体之前，使用射频感应加热反应室，射频功率为5～6KW，处理时间为10～20 min，升温至150～250℃；

3）原位刻蚀：使用氢气H₂原位刻蚀对衬底进行生长前表面预处理，H₂的流量为60～90L/min，反应室压力为80～150mbar，升温至外延生长温度之上10～20℃，恒温5～15 min，降温至外延生长温度，降温时间为10 min；

4）外延生长：当温度升温至外延生长温度时开始生长碳化硅薄膜，生长源为硅烷SiH₄和丙烷C₃H₈，生长温度为1550～1580℃，生长压力为80～150mbar，氮气N₂和三甲基铝TMA分别作为N型和P型掺杂剂。

2.根据权利要求1所述的一种减少在偏向<11-20>方向4°的0001硅面碳化硅衬底上外延生长的碳化硅薄膜中缺陷的外延生长方法，其特征是所述硅面碳化硅衬底选自4H或者6H晶型, 并且选取偏向<11-20>方向4°的硅面碳化硅衬底，包括3～6英寸N^＋导电碳化硅衬底和半绝缘碳化硅衬底。

3.根据权利要求1所述的一种减少在偏向<11-20>方向4°的0001硅面碳化硅衬底上外延生长的碳化硅薄膜中缺陷的外延生长方法，其特征是所述的生长前烘烤，应在准备好的样品送至反应室之后，通入气体之前进行。

4.根据权利要求1所述的一种减少在偏向<11-20>方向4°的0001硅面碳化硅衬底上外延生长的碳化硅薄膜中缺陷的外延生长方法，其特征是所述的对反应室进行的生长前烘烤，射频功率为5～6KW，处理时间为10～20min，加热反应室至150～250℃。

5.根据权利要求1所述的一种减少在偏向<11-20>方向4°的0001硅面碳化硅衬底上外延生长的碳化硅薄膜中缺陷的外延生长方法，其特征是所述的氢气H₂原位刻蚀，H₂的流量为60～90L/min，反应室压力为80～150mbar，温度爬升至外延生长温度之上10～20℃，恒温5～15min，随后10min降温至外延生长温度。

6.根据权利要求1所述的一种减少在偏向<11-20>方向4°的0001硅面碳化硅衬底上外延生长的碳化硅薄膜中缺陷的外延生长方法，其特征是所述的外延碳化硅使用硅烷SiH₄和丙烷C₃H₈作为生长源，氮气N₂和三甲基铝TMA分别作为N型和P型掺杂剂。

7.根据权利要求1所述的一种减少在偏向<11-20>方向4°的0001硅面碳化硅衬底上外延生长的碳化硅薄膜中缺陷的外延生长方法，其特征是所述的外延碳化硅生长源流量和参杂流量及外延生长时间根据外延层结构设定。