[发明专利]一种SiC外延深沟槽的填充方法

权利要求书

1.一种SiC外延深沟槽的填充方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对衬底上生长的N型4H-SiC外延层进行沟槽刻蚀，刻蚀深度大于10μm；

(2)对刻蚀后的沟槽进行部分填充，在沟槽内形成表面为V型坑的SiC外延层；

(3)将步骤(2)中的V型坑填平；

(4)多次重复步骤(2)和步骤(3)，直至生长至离沟槽顶部小于5μm；

(5)向沟槽内填充表面平整的SiC外延层，直至将沟槽填满。

2.根据权利要求1所述的填充方法，其特征在于，所述步骤(2)之前还包括向刻蚀后的沟槽内填充本征4H-SiC缓冲层的步骤。

3.根据权利要求1所述的填充方法，其特征在于，所述步骤(5)之后还包括抛光的步骤，抛去台面顶部过生长的4H-SiC。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的填充方法，其特征在于，步骤(1)中，所述N型4H-SiC外延层的厚度为40～50μm，掺杂浓度为3×10¹⁴cm^-3～9×10¹⁶cm^-3；所述刻蚀沟槽的方法为沿11-20晶向进行刻蚀，沟槽侧壁倾角90°，底部宽度与台面顶部宽度一致，均为1.5～2μm。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的填充方法，其特征在于，步骤(2)中，所述部分填充的条件为：向外延腔内通入含氯的硅源气体、碳源、HCl和Al掺杂剂，以H₂和惰性气体作为载气，控制Cl/Si＝20～50，填充速率在6～10μm/h，于1580～1650℃温度和400～600mbar压力下生长5～10min。

6.根据权利要求5所述的填充方法，其特征在于，所述惰性气体为氦气或氩气；所述H₂与惰性气体的流量之比为1/1～1/3；载气总量为150～300slm。

7.根据权利要求5所述的填充方法，其特征在于，所述含氯的硅源气体、碳源、HCl、Al掺杂剂的流量分别为100～200sccm、100～200sccm、1000～5000sccm、20～50sccm。

8.根据权利要求1-3或6-7任意一项所述的填充方法，其特征在于，步骤(3)中，保持步骤(2)中的其他条件不变，关闭惰性气体，载气H₂的流量及Al掺杂剂的流量均提高至1.5～2倍，于1650～1750℃温度和50～200mbar压力下生长20～30min，以填平V型坑。

9.根据权利要求1-3任意一项所述的填充方法，其特征在于，步骤(7)中，所述填充的条件为：向外延腔内通入含氯的硅源气体、碳源、HCl和Al掺杂剂，以H₂作为载气，控制Cl/Si＝20～50，于1580～1750℃温度和100～600mbar压力下填满沟槽。

10.根据权利要求9所述的填充方法，其特征在于，所述含氯的硅源气体、碳源、HCl、Al掺杂剂、H₂的流量分别为100～500sccm、100～500sccm、1000～5000sccm、20～100sccm、150～300slm。