碳化硅外延及其生长缺陷控制方法

本发明涉及半导体，尤其涉及一种碳化硅外延及其生长缺陷控制方法。

背景技术：

1、碳化硅是一种优良的半导体材料，具有硬度高、热稳定性好、化学惰性强和耐高压等特点。近年来，随着sic功率器件和射频器件等领域的迅速发展，碳化硅外延技术得到了广泛的关注和研究。但是，由于碳化硅的晶体结构比较复杂，易产生各种缺陷，例如位错、孪晶、氧杂质、空位等，严重影响了碳化硅晶体材料的电学、光学和热学性能。因此，如何有效地控制碳化硅外延缺陷，是目前碳化硅材料研究的热点和难点之一。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种碳化硅外延及其生长缺陷控制方法，旨在解决现有技术无法有效地控制碳化硅外延缺陷的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种碳化硅外延生长缺陷控制方法，包括：

3、s1，在所述碳化硅外延反应室中加入碳源和硅源，在预设反应条件下生成碳化硅晶体；

4、s2，在所述碳化硅外延反应室中加入混合气体，所述混合气体包括活性气体和惰性气体；

5、s3，在所述碳化硅外延反应室中加入掺杂源，以控制所述碳化硅晶体的电学性能；

6、s4，对所述碳化硅薄膜的生长条件进行优化，使所述碳化硅晶体生长到预设的尺寸和厚度；

7、s5，采用表面修饰技术，去除所述碳化硅晶体表面的缺陷和污染。

8、在本发明一实施例中，所述活性气体的流量和所述惰性气体的流量之比在1∶2到1∶10之间。

9、在本发明一实施例中，所述掺杂源包括杂质原子和掺杂分子。

10、在本发明一实施例中，所述生长条件包括生长温度、生长时间、气氛流量以及气压。

11、在本发明一实施例中，在s1之前，还包括：

12、将所述碳化硅外延反应室预热至生长温度，所述生长温度在1000℃～1800℃之间。

13、在本发明一实施例中，所述方法还包括：

14、通过控制所述活性气体和所述惰性气体的流量和比例，以控制生长的温度和化学环境中的至少之一。

15、通过调节所述活性气体的流量和反应条件，控制所述碳源和所述硅源的反应速率，从而控制所述碳化硅晶体生长速率和晶格结构中的至少之一；

16、通过调节所述活性气体的浓度，控制所述碳源和所述硅源的供应和反应，从而控制所述碳化硅晶体的质量和性能。

17、在本发明一实施例中，所述方法还包括：

18、通过控制所述预设反应条件，调节所述碳化硅晶体的生长速率、晶体质量和晶体缺陷结构中的至少之一，所述预设反应条件包括反应时间、压力和气氛中的至少之一；

19、通过准确控制所述碳源和所述硅源的供应和流量，调节所述碳化硅晶体的化学组成和晶格结构中的至少之一；

20、通过调节所述碳源和所述硅源的供应、所述预设反应条件和外延衬底的表面处理，改变所述碳化硅晶体的表面形貌、纯净度和缺陷结构中的至少之一。

21、在本发明一实施例中，在s5之后，还包括：

22、利用表面修饰技术，去除所述碳化硅晶体表面的残留杂质、化学物质、裂纹、瑕疵和不规则结构；

23、其中，所述表面修饰技术包括化学处理、物理处理和表面处理，所述化学处理包括化学气热解、原子氢处理、相沉积、离子注入、电化学氧化中的至少一种，所述物理处理包括机械研磨、抛光和离子束轰击。

24、本发明实施例第二方面提供一种碳化硅外延，采用如第一方面所述的碳化硅外延生长方法制作而成。

25、从上述本发明实施例可知，本发明提供的碳化硅外延及其生长缺陷控制方法，可以有效地降低碳化硅外延的缺陷密度，提高碳化硅晶体的质量和稳定性，从而提高碳化硅器件的性能和可靠性。

技术特征：

1.一种碳化硅外延生长缺陷控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的碳化硅外延生长方法，其特征在于，所述活性气体的流量和所述惰性气体的流量之比在1∶2到1∶10之间。

3.根据权利要求1所述的碳化硅外延生长方法，其特征在于，所述掺杂源包括杂质原子和掺杂分子。

4.根据权利要求1所述的碳化硅外延生长方法，其特征在于，所述生长条件包括生长温度、生长时间、气氛流量以及气压。

5.根据权利要求1所述的碳化硅外延生长方法，其特征在于，在s1之前，还包括：

6.根据权利要求1所述的碳化硅外延生长方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求1所述的碳化硅外延生长方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.根据权利要求1所述的碳化硅外延生长方法，其特征在于，在s5之后，还包括：

9.根据权利要求1所述的碳化硅外延生长方法，其特征在于，所述碳源为有机物、烷烃或烯烃；

10.一种碳化硅外延，其特征在于，采用如权利要求1至9任意一项所述的碳化硅外延生长方法制作而成。

技术总结
本发明提供了一种碳化硅外延生长方法，应用于半导体技术领域，该方法包括：S1，在该碳化硅外延反应室中加入碳源和硅源，在预设反应条件下生成碳化硅晶体；S2，在该碳化硅外延反应室中加入混合气体，该混合气体包括活性气体和惰性气体；S3，在该碳化硅外延反应室中加入掺杂源，以控制该碳化硅晶体的电学性能；S4，对该碳化硅薄膜的生长条件进行优化，使该碳化硅晶体生长到预设的尺寸和厚度；S5，采用表面修饰技术，去除该碳化硅晶体表面的缺陷和污染。本发明提供了一种碳化硅外延，可以有效地降低碳化硅外延的缺陷密度，提高碳化硅晶体的质量和稳定性，从而提高碳化硅器件的性能和可靠性。

技术研发人员：刘兴昉,赵思齐,闫果果,申占伟,赵万顺,王雷,曾一平
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19