[发明专利]一种碳化硅外延层生长方法

说明书

本发明公开一种碳化硅外延层生长方法，包括：步骤(1)、提供碳化硅衬底，并将所述碳化硅衬底装入反应腔中；步骤(2)、对所述反应腔内气体进行置换，然后向反应腔内充入H₂，并将所述反应腔内的温度升温至1500‑1700℃；步骤(3)、对所述反应腔内充入H₂、含Si源气、含C源气、含P源气、N₂的混合气体，并对所述混合气体的充入比例进行控制，以进行改良层的生长；步骤(4)、当所述改良层生长达到目标厚度后进行退火处理；步骤(5)、进行外延层的生长。本发明提供的碳化硅外延生长方法，能够确保整外延层中没有BPD缺陷，有效避免了因此带来的器件不良；通过改良层的生长，有效改善了衬底的表面晶体结构缺陷，降低了外延层的缺陷密度，提高了终端器件的性能；采用双重N型掺杂的模式，提高半导体的导电性，有效降低电阻率。

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造技术领域，特别是涉及一种碳化硅外延层生长方法。

背景技术

SiC作为第三代半导体材料的典型代表之一，在电动车、充电桩、高铁、大型装备驱动、逆变器、白色家电等诸多领域有着非常广泛的应用。目前已形成大规模商业化的应用有JBS器件和MOS器件，但在器件制作的过程中，MOS器件良率普遍偏低，深究原因，主要有两点，一是器件制造过程中，会产生导致电性能恶化的缺陷；二是材料本身固有的缺陷，比如说基面位错(BPD)等。

目前已有的方案就是在衬底上生长一层0.5～1.5微米的缓冲层(Buffer layer)，然后再外延生长。该种单层缓冲层在一定程度上可以消除衬底一部分的BPD，但大部分BPD还是在外延层中消除，由于MOS器件是表面导电性器件，外延层中的BPD有可能导致器件的电性恶化而失效。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种碳化硅外延层生长方法，在碳化硅衬底上生长一层改良层，从而能够将衬底中所有的BPD缺陷全部转化成对性能影响极小的TED缺陷，在改良层上再外延生长，从而使外延层不含有BPD缺陷，以提高半导体器件的良品率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种碳化硅外延层生长方法，包括：

步骤(1)、提供碳化硅衬底，并将所述碳化硅衬底装入反应腔中；

步骤(2)、对所述反应腔内气体进行置换，然后向反应腔内充入H₂，并将所述反应腔内的温度升温至1500-1700℃；

步骤(3)、对所述反应腔内充入H₂、含Si源气、含C源气、含P源气、N₂的混合气体，并对所述混合气体的充入比例进行控制，以进行改良层的生长；

步骤(4)、当所述改良层生长达到目标厚度后进行退火处理；

步骤(5)、进行外延层的生长。

步骤(2)中，反应腔内的温度保持在1500-1550℃。

步骤(3)中，所述含Si源气包括硅烷、三氯氢硅、二氯二氢硅、四氯化硅；所述含C源气包括甲烷、乙烯、丙烷；所述含P源气包括磷化氢。

步骤(3)中，Si：H₂的摩尔比例在0.3％～0.5％之间；氢气的体积充入量为150slm，含Si源气的体积充入量为450sccm～750sccm。

步骤(3)中，P：N₂的摩尔比例在0.1-10之间，其中，含P源气的体积充入量为1sccm～5000sccm之间，N₂的体积充入量为1sccm～5000sccm。

进一步优选地，步骤(3)中，所述反应腔内的压力低于1个大气压。

进一步优选地，步骤(3)中，所述反应腔内的压力为0.1-0.9个大气压。