[发明专利]一种碳化硅外延层生长方法

说明书

本发明涉及碳化硅晶体生长技术领域，公开了一种碳化硅外延层生长方法，通过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，在碳化硅衬底片表面生成第一缓冲层，使得通过对碳硅流量比以及具体通入的碳源流量的调整，促使从碳化硅衬底片延伸出来的贯穿型位错在第一缓冲层的生长过程中转变为层错和基平面位错，并进行横向移动，移出所述晶体的第一缓冲层，从而减少从所述第一缓冲层进入外延层的位错数量，降低外延层中的位错密度，提高了器件性能。

技术领域

本发明涉及碳化硅外延层生长技术领域，具体为一种碳化硅外延层生长方法。

背景技术

碳化硅性能优异，在高压大功率应用场景下有巨大的应用价值。但是，由于位错的存在，器件的性能和良率都受到影响。

在当前普遍的工艺水平下，在碳化硅衬底表面外延形成碳化硅外延层过程中，会将碳化硅衬底大部分基平面位错转变为贯穿型位错，但是，贯穿型位错基本上全部会延伸进入外延层。因此，常规外延工艺获得的外延层位错密度并不会降低，成为限制碳化硅器件性能优化和成本控制的关键技术问题之一。

发明内容

本发明的目的在于常规外延工艺获得的外延层位错密度高的问题，提供了一种碳化硅外延层生长方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种碳化硅外延层生长方法，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，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，在所述碳化硅晶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；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。

作为一种可实施方式，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。

作为一种可实施方式，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。

作为一种可实施方式，在所述碳化硅衬底片表面生长第一缓冲层时设定压强范围为30~80 Torr；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。

作为一种可实施方式，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；