一种高压超高压器件用碳化硅外延片的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114959898A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210379731.6C30B25/18(2006.01)(22)申请日2022.04.12C30B33/02(2006.01)H01L21/02(2006.01)(71)申请人北京天科合达半导体股份有限公司地址102600北京市大兴区中关村科技园区大兴生物医药产业基地天荣大街9号2幢301室申请人深圳市重投天科半导体有限公司江苏天科合达半导体有限公司(72)发明人张新河陈施施郭钰刘春俊邹宇彭同华张平杨建(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227专利代理师王欢(51)Int.Cl.C30B29/36(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种高压超高压器件用碳化硅外延片的制备方法(57)摘要本发明提供一种高压超高压器件用碳化硅外延片的制备方法，包括：在碳化硅衬底的碳面涂布一层碳膜，置于外延炉反应室内，通入氢气，逐步升温至1600～1650℃后，通入硅源、碳源和掺杂源，在碳化硅衬底的硅面生长缓冲层，调整各类源的流量值，生长外延层至指定厚度，退火，降至室温，对晶片保护后，抛去碳膜，得到碳化硅外延片。本发明在现有商业化外延炉基础上，通过对衬底进行碳面涂布碳膜，在外延和退火中通过碳膜的碳原子迁移，补充外延层的碳空位，实现碳空位修复，此外还可以调节退火工艺参数改善碳空位密度，增加载流子寿命，与传统载流子寿命增强技术相比，无需复杂的注入+退火或长时间高温氧化。CN114959898ACN114959898A权利要求书1/1页1.一种高压超高压器件用碳化硅外延片的制备方法，包括以下步骤：在碳化硅衬底的碳面涂布一层碳膜，置于外延炉反应室内，通入氢气，逐步升温至1600～1650℃后，通入硅源、碳源和掺杂源，在碳化硅衬底的硅面生长缓冲层，调整各类源的流量值，生长外延层至指定厚度，退火，降至室温，对晶片进行硅面蓝膜保护，抛去碳膜，得到高压超高压器件用碳化硅外延片。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化硅衬底选自硅面偏向<11‑20>方向1°到8°的碳化硅。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，氢气的流量为80～120L/min，通入氢气至反应室的压力为80～200mbar。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通入硅源、碳源和掺杂源前，对碳化硅衬底进行5～15min的原位氢气刻蚀处理。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，生长缓冲层的速率为10微米/小时；缓冲层的厚度为0.5～10微米，掺杂浓度为1～5×1018cm‑3。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，生长外延层的速率大于80微米/小时。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，碳膜以溅射或气相沉积的方式制得；或涂布光刻胶后烘干制得。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅源选自硅烷、二氯氢硅或三氯氢硅；所述碳源选自甲烷、乙烯或丙烷。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，生长外延层至指定厚度后，将硅源、碳源及掺杂源转至排外气路，保持反应室压力、生长温度以及氢气流量不变，退火，直至900℃，将外延片整体放置载片上，通入氩气，降至室温。10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述退火的过程具体为：1400～1600℃，保温10～30分钟。2CN114959898A说明书1/4页一种高压超高压器件用碳化硅外延片的制备方法技术领域[0001]本发明属于碳化硅外延生长方法，尤其涉及一种高压超高压器件用碳化硅外延片的制备方法。背景技术[0002]第三代半导体碳化硅材料具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率等优点，可以满足现代电子技术对高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件的新要求，也是未来我国半导体技术的战略方向。随着第三代半导体材料的不断普及与发展，在电力电子、航天航空，新能源、智能电网、电动汽车等行业都发挥了关键作用。[0003]光照在半导体的表面，会有吸收。光子吸收同时产生一个多数载流子和一个少数载流子，称为非平衡载流子。在诸多半导体材料中，光生非平衡载流子的数目远少于材料本来就存在的由于掺杂而产生的多数载流子。因此，光照时半导体中的多数载流子数目基本不变，而少数载流子却显著增加。[0004]非平衡载流子从产生到复合的平均时间称为非平衡载流子寿命(少子寿命)，用τ表示。它反映了少子浓度的衰减快慢。相对于非平衡多数载流子，非平衡少数载流子的影响处于主导地位，所以非平衡载流子的寿命常称为少数载流子寿命，简称少子寿命[0005]少数载流子寿命是半导体材料和半导体器件的一个重要参量,直接反映了材料的质量以及器件的特性是否符合要求。此