[发明专利]一种实现SiC外延曲线形掺杂分布的方法

权利要求书

1.一种实现SiC外延曲线形掺杂分布的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，对掺杂分布曲线进行分段线性拟合，将其分为n段（n≥3），根据掺杂分布曲线选择后续的外延速率以及进气端碳硅比；

步骤二，选取偏向11-20方向4°或者8°的硅面碳化硅衬底，将衬底置于SiC外延系统反应室内的石墨基座上；

步骤三，采用氩气对反应室气体进行置换，向反应室通入氢气，逐渐加大氢气流量至60~120L/min，选用氢气或者氩气作为气浮气体推动石墨基座旋转，设置反应室压力为80~200mbar，将反应室逐渐升温至生长温度，达到生长温度后维持反应室温度5~15分钟，对衬底进行纯氢气刻蚀；

步骤四，向反应室通入硅源、碳源以及掺杂源，硅源流量和外延速率具有正比关系，根据步骤一中选定的外延速率对硅源流量进行设定，硅源流量确定后根据步骤一中选定的进气端碳硅比设定碳源流量，在生长时间内，线性变化掺杂源的流量实现i段线性掺杂浓度分布区的生长，生长时间根据第i段线性掺杂浓度分布区的厚度及外延速率设定；衬底端至外延层表面，分段编号i按1至n升序排列，本步中i=1；

步骤五，保持硅源、碳源流量不变，线性变化掺杂源的流量实现第i+1段线性掺杂浓度分布区的生长，生长时间根据i+1段线性掺杂浓度分布区的厚度及外延速率设定；

步骤六，重复步骤五，完成所有线性掺杂浓度分布区的生长；

步骤七，在完成外延结构生长之后，关闭硅源、碳源和掺杂源，在氢气气氛中将反应室温度降温至室温，反应室温度达到室温后将氢气排外，通过氩气对反应室内的气体进行置换，最终用氩气将反应室压力充气至大气压后，开腔取片。

2.根据权利要求1所述的实现SiC外延曲线形掺杂分布的方法，其特征在于，步骤一中拟合的线性掺杂浓度分布区可以等厚分布也可以非等厚分布。

3.根据权利要求1所述的实现SiC外延曲线形掺杂分布的方法，其特征在于，步骤一中根据掺杂分布曲线选择后续的外延速率以及进气端碳硅比的选择依据如下：

（1）掺杂分布曲线中的拐点设定为某一段线性掺杂浓度分布区的某一个顶点；

（2）工艺选用的外延速率需要根据最小厚度线性掺杂浓度分布区进行设定，需要保证最小厚度线性掺杂浓度分布区的生长时间≥5秒；

（3）工艺选用的进气端碳硅比需要根据具有最小掺杂浓度差异的线性掺杂浓度分布区进行设定，需要保证，在设定的外延速率下，实现具有最小掺杂浓度差异的线性掺杂浓度分布区所需要的掺杂源流量差异≥5%；

（4）在单一的外延速率下，如果即使调整碳硅比也无法实现曲线形掺杂分布中所有的掺杂浓度时，需要将掺杂分布曲线进行拆分，并按照步骤一中描述的方法，对拆分后掺杂分布曲线分别进行拟合，设定不同的外延速率，不同外延速率下的掺杂效率需要进行标定，以避免在拆分点掺杂浓度不连续。

4.根据权利要求1所述的实现SiC外延曲线形掺杂分布的方法，其特征在于，步骤三中生长温度为1600-1700℃。

5.根据权利要求1所述的实现SiC外延曲线形掺杂分布的方法，其特征在于，步骤四中硅源包括硅烷或三氯硅烷；如果选用硅烷作为主要硅源，则配合氯化氢一起使用。

6.根据权利要求1所述的实现SiC外延曲线形掺杂分布的方法，其特征在于，步骤四中碳源包括甲烷、乙烯、乙炔或丙烷等中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的实现SiC外延曲线形掺杂分布的方法，其特征在于，步骤四中掺杂源包括n型掺杂源或者p型掺杂源中的任意一种,其中n型掺杂源宜采用氮气，p型掺杂源宜采用三甲基铝。