[发明专利]碳化硅外延晶片及其制造方法

说明书

实施方案提供：用于制备碳化硅外延晶片的方法，所述方法包括以下步骤：准备晶片，向所述晶片施加反应气体，加热所述反应气体以产生中间化合物，以及利用产生的中间化合物在所述晶片上形成碳化硅外延层，其中所述反应气体包含多种烃类化合物；以及碳化硅外延晶片，所述碳化硅外延晶片包括由反应气体形成的碳化硅外延层，所述反应气体包含多种烃类化合物，其中在晶片上所述碳化硅外延层的C/Si值是均匀的，并因此可提高晶片上碳化硅外延层的均匀性。

技术领域

实施方案涉及碳化硅外延晶片和制备其的方法。

背景技术

碳化硅(SiC)具有优异的耐热性和机械强度并且是物理和化学稳定的，因此被广泛用作生态友好的半导体材料。此外，最近对碳化硅(SiC)基底充当电子器件的基底的需求正日益增加。

对于碳化硅(SiC)晶片来说，向晶片上供应用作硅(Si)和碳(C)来源的反应气体以引发化学反应，从而形成碳化硅外延层。通常，一般采用化学气相沉积法(CVD)以在晶片上形成薄膜。

特别是，使用SiH₄(硅烷)、C₂H₄(乙烯)、C₃H₈(丙烷)等作为碳化硅晶片的反应气体并且基于以下原理进行该沉积过程：在高温下反应气体分解而发生化学反应。

在高温沉积期间，用作碳源的烃类化合物热分解并且暴露于高温过程的时间根据从供应源气体的点到源气体在其上沉积的晶片的距离而改变，这影响沉积于晶片上的反应气体的反应性。

因此，形成于晶片上的碳化硅外延层的C/Si值根据晶片的位置而改变，碳化硅外延晶片的物理特性不均匀并因此晶片的性能可被不利地劣化。

发明内容

技术问题

实施方案提供了碳化硅外延晶片和制造所述碳化硅外延晶片的方法，所述碳化硅外延晶片包括形成于晶片上的具有均匀的C/Si、厚度和表面粗糙度的碳化硅外延层。

技术方案

在一个实施方案中，碳化硅外延晶片包括由反应气体形成的碳化硅外延层，所述反应气体包含多种烃类化合物，其中所述碳化硅外延层在整个晶面上具有均匀的C/Si值。

晶片的不同区域的C/Si值之比为1:0.9至1:1.1。

C/Si值从晶片中供应烃类化合物的第一区域到与第一区域不对称的第二区域可以是均匀的。

此外，C/Si值从晶片的中心至晶片的周边可以是均匀的。

相对于位于晶片上的碳化硅外延层的平均厚度，晶片的不同区域之间碳化硅外延层的厚度差之比可为0.005以下。

位于晶片上的碳化硅外延层的均方根(RMS)粗糙度可为0.5nm以下。

在另一个实施方案中，碳化硅外延晶片包括由反应气体形成的碳化硅外延层，所述反应气体包含多种烃类化合物，其中所述烃类化合物具有不同的热分解速率。

烃类化合物可包括C₃H₈、C₂H₄、C₂H₂和CH₄。

C₃H₈可热分解成C₂H₄、C₃H₆或C₂H₆。

当晶片和气体源之间的距离大于100mm时，CH₄的沉积比可高于C₃H₈。