一种提高碳化硅外延片片内n型掺杂浓度均匀性的方法

摘要

本发明是提高碳化硅外延片片内n型掺杂浓度均匀性的方法。以化学气相淀积生长技术为基础，使用偏向<11-20>方向4°或者8°的硅面碳化硅衬底，采用硅烷和丙烷作为生长源，氯化氢作为抑制硅组份气相成核的辅助气体，氢气作为载气和稀释气体，氮气作为n型掺杂剂。在基座气浮气体中加入少量工艺气体硅烷或者丙烷，再通过气浮气体作为载气将少量工艺气体推至衬底边缘，以微调衬底边缘碳硅比，进而改变衬底边缘n型掺杂源掺杂效率，有效降低外延片由于非线性耗尽带来的边缘点与中心点掺杂浓度偏差，在不改变关键工艺参数前提下，有效优化了外延片片内掺杂浓度均匀性。加大了关键工艺参数选择窗口，为高质量碳化硅外延材料生长提供了技术支持。

主权项

一种提高碳化硅外延片片内n型掺杂浓度均匀性的方法，其特征是该方法包括如下工艺步骤：1）选取偏向<11‑20>方向4°或者8°的硅面碳化硅衬底晶型4H或者6H，将衬底置于有碳化钽涂层的石墨基座上；2）系统升温至1400‑1500℃，设置反应室压力80‑200mbar，氢气流量60‑120slm，选用氩气气浮条件选用氩气气浮实现均匀的基座温场分布，对衬底表面进行原位氢气刻蚀处理，以去除表面的损伤和沾污，根据衬底偏角不同，氢气刻蚀处理工艺有所不同；3）系统升温至1550‑1650℃，通入硅烷、丙烷、氯化氢、掺杂剂n型掺杂选用氮气开始外延生长，设定硅烷流量10‑250sccm，碳硅比0.6‑1.8，氯硅比1.5‑5，切换基座气浮气体至氢气选用氢气以避免载气和气浮气体在衬底边缘处形成气相界面，并根据该工艺条件下典型外延片掺杂浓度沿衬底直径方向的分布方式选择加入气浮气体中的工艺气体的类型；4）在完成所需外延生长之后，关闭生长源和掺杂源，将气浮气体切换至氩气，降温；5）系统降温至100摄氏度时，将反应室抽真空，并充入氩气至大气压后取出外延材料。