[发明专利]一种碳化硅外延层生长方法

权利要求书

1.一种碳化硅外延层生长方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供碳化硅衬底片，将所述碳化硅衬底片放到外延炉中，通入载气并加热后，设定压强范围为30~80 Torr，通入具有第一预定碳源流量的碳源和第一预定硅源流量的硅源，并通入掺杂气体，在所述碳化硅衬底片表面生长第一缓冲层；其中，所述第一预定碳源流量与所述第一预定硅源流量中的碳硅比范围为1：1~3：2，所述第一预定碳源流量的范围为10 sccm~20 sccm；使得第一缓冲层的生长速度变慢，并在生长第一缓冲层的过程中将从所述碳化硅衬底片延续出来的贯穿型位错转变为层错和基平面位错，促使位错横向移动并移出所述第一缓冲层表面；

停止通入碳源、硅源以及掺杂气体，通入刻蚀气体，对所述第一缓冲层表面进行刻蚀，去除所述第一缓冲层表面的碳杂质，防止碳杂质成为位错源；

再继续通入相应流量的碳源和硅源，通入掺杂气体，在去除杂质后的第一缓冲层表面生长得到具有相应浓度参数的外延层。

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，再继续通入相应流量的碳源和硅源，通入掺杂气体，在去除杂质后的第一缓冲层表面生长得到具有相应浓度参数的外延层的步骤具体包括；

继续通入具有第二预定碳源流量的碳源和第二预定硅源流量的硅源，通入掺杂气体，在所述第一缓冲层表面形成第二缓冲层，其中，具有第二预定碳源流量的碳源和第二预定硅源流量的硅源使得第二缓冲层的生长速度变快，并在生长第二缓冲层的过程中将从所述第一缓冲层延续出来的残留的基平面位错转化为贯穿型位错，促使位错纵向移动，使得从所述第二缓冲层延伸到后续形成的外延层中的位错为贯穿型位错；

再继续通入相应流量的碳源和硅源，通入掺杂气体，在去除杂质后的第二缓冲层表面生长得到具有相应浓度参数的外延层。

3.根据权利要求2所述的碳化硅外延层生长方法，其特征在于，所述第二预定碳源流量的范围为60sccm~100sccm，所述第二预定碳源流量与所述第二预定硅源流量中的碳硅比范围为4：5~1：1。

4.根据权利要求2所述的碳化硅外延层生长方法，其特征在于，在所述第一缓冲层表面生长第二缓冲层时设定压强范围为80~120 Torr；在所述第二缓冲层表面生长外延层时设定压强范围为80~120 Torr。

5.根据权利要求2所述的碳化硅外延层生长方法，其特征在于，在生长第一缓冲层时通入的掺杂气体具有第一预定流量，具有第一预定流量的掺杂气体使得形成的所述第一缓冲层具有相应的第一预定掺杂浓度，所述第一预定掺杂浓度与所述碳化硅衬底片的掺杂浓度一致，用于防止所述碳化硅衬底片与所述第一缓冲层之间由于掺杂浓度差异大而导致产生界面位错；

在生长第二缓冲层时通入的掺杂气体具有第二预定流量，具有第二预定流量的掺杂气体使得形成的所述第二缓冲层具有相应的第二预定掺杂浓度，其中，所述第二预定掺杂浓度小于所述第一预定掺杂浓度但大于后续形成的所述外延层的掺杂浓度，用于对所述第一缓冲层的掺杂浓度与所述后续形成的外延层的掺杂浓度进行中间过渡，防止因掺杂浓度差异大导致晶格畸变而产生新的缺陷。

6.根据权利要求2所述的碳化硅外延层生长方法，其特征在于，所述第一缓冲层的厚度范围为0.5~2.0微米，所述第二缓冲层的厚度范围为0.5~2.0微米。

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，所述贯穿型位错包括螺位错TSD和刃位错TED。

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，所述碳化硅衬底片为N型碳化硅晶圆，所述碳化硅衬底片的掺杂浓度范围为10¹⁸~10¹⁹ cm^-3，所述碳化硅衬底片的总位错密度10³~10⁴ cm^-3。