[发明专利]一种SiC外延层的制备方法及装置

说明书

本发明提供一种SiC外延层的制备方法及装置，其中制备方法包括以下步骤：提供一SiC衬底，并将SiC衬底放入一反应腔室中；向反应腔室通入反应气体及掺杂气体，使反应气体及掺杂气体吹向SiC衬底表面，且反应气体及掺杂气体的气流方向垂直于SiC衬底表面；加热SiC衬底，并采用化学气相沉积法在SiC衬底表面生长SiC外延层；采用光波监测系统监测正在生长的SiC外延层的掺杂浓度，并根据监测到的掺杂浓度控制通入的掺杂气体的气体流量。本发明将反应气体及掺杂气体垂直吹向SiC衬底表面，并可采用光波监测系统实时监测掺杂浓度，从而在所述SiC衬底表面获得厚度均匀性及掺杂浓度均匀性均较高的SiC外延层，实现对掺杂浓度的精确控制，获得高产率、高性能的SiC外延层。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种SiC外延层的制备方法及装置。

背景技术

作为一种新型的半导体材料，SiC以其优良的物理化学特性和电特性成为制造短波长光电子器件、高温器件、抗辐照器件和大功率、高额电子器件最重要的半导体材料。特别是在极端条件和恶劣条件下应用时，SiC器件的特性远远超过了Si器件和GaAs器件。因此，SiC器件已逐步成为关键器件之一，发挥着越来越重要的作用。

在SiC器件中，外延层的厚度均匀性以及掺杂浓度的均匀性对于获得高产率、高性能尤为重要。通常采用SiH₄和C₃H₈作为反应气体，在大气压力下进行化学气相沉积来生长SiC外延层。此外，还提出了减压法、氢化物法和垂直流法，以获得较高的增长率。

专利公开号为CN106876258A的一篇专利文献就公开了一种超掺杂均匀性大面积SiC外延层的制备方法及其生长腔室结构。该超掺杂均匀性大面积SiC外延层的制备方法在常规的LPCVD外延生长源主进气管路额外增加两个侧进气管路，通过调节两个侧进气管路通入的生长源种类与通入量的大小，结合旋转托盘结构，来调节整个大面积SiC外延层上氛围中的生长源分布，从而调节反应腔室内氛围中的生长源的比例，以调整大面积SiC外延层掺杂浓度与厚度均匀性。

然而，为了获得更高的产率和更好的性能对于薄膜厚度和掺杂浓度的均匀性提出了更高的要求。有鉴于此，实有必要提供一种新的SiC外延方法，以提高外延层厚度和掺杂浓度的均匀性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术，本发明的目的在于提供一种SiC外延层的制备方法及装置，用于解决现有技术中SiC外延层的厚度和掺杂浓度的均匀性问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种SiC外延层的制备方法，包括以下步骤：

提供一SiC衬底，并将所述SiC衬底放入一反应腔室中；

向所述反应腔室通入反应气体及掺杂气体，使所述反应气体及掺杂气体吹向所述SiC衬底表面，且所述反应气体及掺杂气体的气流方向垂直于所述SiC衬底表面；

加热所述SiC衬底，采用化学气相沉积法在所述SiC衬底表面生长SiC外延层；

采用光波监测系统监测正在生长的所述SiC外延层的掺杂浓度，并根据监测到的掺杂浓度控制通入的所述掺杂气体的气体流量。

可选地，所述反应气体为SiH₂Cl₂、C₃H₈及H₂。

可选地，生长所述SiC外延层时，所述反应腔室的气压为0.4-0.6torr。

可选地，生长所述SiC外延层时，加热所述SiC衬底至1400-1600℃。

可选地，所述掺杂气体为含N气体、含Al气体或含B气体。

可选地，所述光波监测系统采用傅里叶变换红外光谱分析法监测正在生长的所述SiC外延层的掺杂浓度。