提高碳化硅外延片晶体质量的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115295398A(43)申请公布日2022.11.04(21)申请号202210802002.7(22)申请日2022.07.07(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区八一路299号(72)发明人刘胜薛良豪王诗兆田志强(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222专利代理师齐晨涵(51)Int.Cl.H01L21/02(2006.01)C23C16/02(2006.01)C23C16/34(2006.01)C23C16/52(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称提高碳化硅外延片晶体质量的方法(57)摘要本发明公开了一种提高碳化硅外延片晶体质量的方法，首先选择碳化硅衬底，利用图形产生技术，在衬底表面制作图形化结构，之后在衬底表面镀金属镍掩膜层，利用图形转移技术，对衬底进行刻蚀，获得图形化碳化硅衬底，最后采用CVD外延方法制备碳化硅外延层。本发明通过制备图形化衬底，有效提高了碳化硅外延片的晶体质量。CN115295398ACN115295398A权利要求书1/1页1.一种提高碳化硅外延片晶体质量的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1)选择碳化硅衬底，并对碳化硅衬底片进行清洗；S2)利用图形产生技术，在碳化硅衬底表面制备图形；S3)在衬底表面镀一层金属镍，用作金属掩膜层；S4)将金属放入溶液中进行剥离，去除表面光刻胶；S5)利用图形转移技术，对碳化硅衬底进行刻蚀，获得图形化碳化硅衬底；S6)清洗碳化硅衬底，获得洁净的具有清晰结构的图形化衬底；S7)将清洗好的图形化碳化硅衬底放入外延炉进行外延生长，获得高质量碳化硅外延层。2.根据权利要求1所述的提高碳化硅外延片晶体质量的方法，其特征在于：所述步骤S1)中，所述碳化硅衬底为具有偏晶向(0001)晶面碳化硅衬底或正晶向(0001)晶面碳化硅衬底。3.根据权利要求1或2所述的提高碳化硅外延片晶体质量的方法，其特征在于：所述步骤S2)中，图形产生技术包括有紫外光刻技术，电子束曝光技术或纳米压印技术；所述步骤S2)中，制备的图形形状为长条状图形、六边形棱柱图形、圆柱形或圆锥形中任一种，图形尺寸在微纳米尺度。4.根据权利要求3所述的提高碳化硅外延片晶体质量的方法，其特征在于：所述步骤S3)中，金属掩膜层产生方法为电子束蒸镀技术，磁控溅射技术或者电镀技术。5.根据权利要求4所述的提高碳化硅外延片晶体质量的方法，其特征在于：所述步骤S3)中，金属掩膜层厚度根据图形尺寸以及刻蚀选择比决定。6.根据权利要求1或2或4或5所述的提高碳化硅外延片晶体质量的方法，其特征在于：所述步骤S4)中，剥离工艺涉及到的溶液为丙酮溶液，将图形衬底放置在丙酮溶液中进行剥离，去除留在衬底表面的光刻胶，剥离时能辅助加热或者超声手段，加速光刻胶剥离的速度。7.根据权利要求6所述的提高碳化硅外延片晶体质量的方法，其特征在于：所述步骤S5)中，图形转移技术为ICP刻蚀技术。8.根据权利要求1或2或4或5或7所述的提高碳化硅外延片晶体质量的方法，其特征在于：所述步骤S6)中，采用稀盐酸对刻蚀后的碳化硅衬底进行清洗，目的是去除留在衬底表面的金属镍；之后在丙酮、无水乙醇、去离子水溶液中进行超声清洗，在真空干燥箱内烘干，获得洁净的具有清晰结构的图形化碳化硅衬底。9.根据权利要求8所述的提高碳化硅外延片晶体质量的方法，其特征在于：所述步骤S7)中，外延生长的方法为CVD方法，所述CVD方法为LPCVD也可以是HTCVD方法。2CN115295398A说明书1/3页提高碳化硅外延片晶体质量的方法技术领域[0001]本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种提高碳化硅外延片晶体质量的方法。背景技术[0002]碳化硅材料拥有优异的物理性能和稳定的化学性能，与传统硅材料相比，具有更大的禁带宽度、更高的击穿电场强度和更高的热导率，可以在更为苛刻的条件下服役，在工业制造、新能源、国防装备等领域都有重要应用。[0003]目前所有的碳化硅基器件都是在外延片上实现的，高质量的碳化硅外延片是研发碳化硅基器件的基础，因此外延片的晶体质量严重影响着器件的性能。碳化硅外延片的缺陷主要分为结构缺陷和形貌缺陷，结构缺陷基本来自于衬底位错的延伸和扩展，形貌缺陷是因为外延生长过程中，腔室内的颗粒物或工艺问题造成的表面形貌缺陷。目前碳化硅衬底在外延生长过程中很难实现缺陷的调控，衬底中存在的缺陷也无法在外延生长过程中发生湮灭。因此如何继续降低外延片缺陷密度，提高外延片质量以满足不断提高的器件制造工艺水平和产品良率，仍然是一个重要的亟需解决的难题。发明内容[0004]针对现有技术的上述不足，即很难通过外延生长工艺参数实现缺陷的调控，衬底的缺陷无法在