[发明专利]非平衡条件下化学势调控生长单体的SiC台阶流快速生长方法

权利要求书

1.非平衡条件下化学势调控生长单体的SiC台阶流快速生长方法，所述生长方法包括：

1）准备碳化硅衬底，所述的碳化硅衬底为具有台阶的4H-SiC衬底；

2）反应腔体升温：将反应腔体升温至第一温度后恒温保持；

3）反应腔体恒温放片：将步骤1）4H-SiC衬底放入承载盘，再将承载盘和衬底一起装入反应室，此时反应室温度稳定在第一温度；

4）升温至工艺温度：反应腔体升温至工艺温度，同时，反应室压力降低至设定生长压力；

5）原位刻蚀：腔体温度达到设定的工艺温度时，保持在该温度下对衬底进行原位刻蚀；

6）原位刻蚀结束后，通入源气，在富C条件下进行外延层生长；其中所述的富C条件下的外延层生长，即控制C的化学势μ_C；其中，C源和Si源流量Si/H₂＝0.97‰，C/Si=1.55，实现富C状态下高C化学势生长速度为30 μm/h，台阶生长高度为1/2c，即半个4H-SiC晶胞高度；

7）降温及取片；外延生长完成后，关断源气并降温；然后将承载盘和外延片从腔体内取出。

2.如权利要求1所述的非平衡条件下化学势调控生长单体的SiC台阶流快速生长方法，其特征在于：步骤6）控制C化学势μ_C，其中μ_C大于-9.300000 eV，μ_C小于μ_C^bulk，即-9.095729eV。

3.如权利要求1所述的非平衡条件下化学势调控生长单体的SiC台阶流快速生长方法，其特征在于：所述的第一温度为850~950 ℃。

4.如权利要求1所述的非平衡条件下化学势调控生长单体的SiC台阶流快速生长方法，其特征在于：步骤6）中，外延生长温度为1500~1700 ℃，生长压力为80~150 mbar。

5.如权利要求1所述的非平衡条件下化学势调控生长单体的SiC台阶流快速生长方法，其特征在于：生长源气包括SiH₄、TCS、C₃H₈和C₂H₄中的至少一种。

6.如权利要求1所述的非平衡条件下化学势调控生长单体的SiC台阶流快速生长方法，其特征在于：步骤4）的升温为，先以20~30 ℃/min的速度升温至1400 ℃，然后以10~15 ℃/min的速度升温至设定的工艺温度。

7.如权利要求1或6所述的非平衡条件下化学势调控生长单体的SiC台阶流快速生长方法，其特征在于：设定的工艺温度为1550~1670 ℃。

8.如权利要求1所述的非平衡条件下化学势调控生长单体的SiC台阶流快速生长方法，其特征在于：步骤5）的原位刻蚀参数为纯氢或纯氢混合少量生长源气，时间为1~20 min。

9.如权利要求1所述的非平衡条件下化学势调控生长单体的SiC台阶流快速生长方法，其特征在于：步骤7）的降温为自然降温至第一温度。