[发明专利]一种SiC外延表面的预处理及外延生长方法

说明书

本发明提供一种SiC外延表面的预处理及外延生长方法，其中预处理包括以下步骤：将具有SiC晶体表面的晶片放入反应腔室中在氢气氛下加热至第一温度；在所述反应腔室中通入一定量的硅的氯化物，继续加热至第二温度，并在所述第二温度下保持一段时间；其中，所述第二温度高于所述第一温度，且所述第二温度和所述第一温度均高于1000℃且低于1600℃。本发明采用硅的氯化物及氢对SiC外延表面进行预处理，可以降低反应腔室气压并控制预处理的温度低于1600℃，从而可在去除SiC表面原生氧化物的同时，有效的提高SiC外延表面光滑度，减少表面缺陷，后续外延生长AlN、GaN或SiC薄膜可以得到高质量、低缺陷的SiC外延片。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种SiC外延表面的预处理及外延生长方法。

背景技术

作为一种新型的半导体材料，SiC以其优良的物理化学特性和电特性成为制造短波长光电子器件、高温器件、抗辐照器件和大功率、高额电子器件最重要的半导体材料。特别是在极端条件和恶劣条件下应用时，SiC器件的特性远远超过了Si器件和GaAs器件。因此，SiC器件已逐步成为关键器件之一，发挥着越来越重要的作用。以SiC为衬底制作器件通常需要在SiC上外延AlN、GaN、SiC等材料，这些外延片的品质往往对器件寿命、器件性能至关重要。减少在SiC上外延AlN、GaN、SiC等材料的缺陷，需要在外延之前减少SiC表面的缺陷。SiC作为衬底进行外延之前一般需要用氢进行预处理，因为SiC表面通常覆盖有原生的氧化硅层。然而，用氢进行预处理需要1600℃的高温，这样的高温容易导致SiC表面出现缺陷，而在有缺陷的表面外延生长的AlN、GaN、SiC等薄膜，自然也会出现缺陷。

日本专利公开号P2005-277229A的专利文献公开了一种碳化硅平滑基板的制作方法。该文献提出采用氢气和少量单硅烷的混合物对碳化硅基板进行预处理。这种预处理方式对SiC和表面的原生氧化物有适度的清洗效果，对碳化硅基板能起到一定的平滑作用。但该处理方法仍需1600℃的高温，处理后的晶圆表面粗糙度仍然有待提高。

有鉴于此，实有必要提供一种新的SiC外延表面的预处理方法，以减少在SiC上外延AlN、GaN、SiC等材料的缺陷，提高SiC外延片的质量。

发明内容

鉴于以上所述现有技术，本发明的目的在于提供一种SiC外延表面的预处理及外延生长方法，用于解决现有技术中SiC外延片的质量缺陷问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种SiC外延表面的预处理方法，包括以下步骤：

将具有SiC晶体表面的晶片放入反应腔室中在氢气氛下加热至第一温度；

在所述反应腔室中通入一定量的硅的氯化物，继续加热至第二温度，并在所述第二温度下保持一段时间；

其中，所述第二温度高于所述第一温度，且所述第二温度和所述第一温度均高于1000℃且低于1600℃。

可选地，所述第一温度为1200℃-1300℃。

可选地，所述第二温度为1450℃-1550℃。

可选地，通入的硅的氯化物占所述反应腔室中的气体体积比小于或等于0.1％。

可选地，所述硅的氯化物选自于SiH₂Cl₂、SiHCl₃、SiCl₄、Si₂Cl₆中的一种或多种。

可选地，在所述第二温度下保持5-20分钟。

可选地，进行所述预处理时，保持反应腔室内气压为0.1-0.5Torr。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种SiC外延片的制备方法，包括以下步骤：