2的體積比為95:5，混合氣流量為10 sccm，刻蝕時(shí)間為lmin ;刻蝕后晶圓表面基本無(wú)變化；
(5)再次外延生長(zhǎng):對(duì)步驟(4)刻蝕后的樣品再次通入硅烷生長(zhǎng)源和丙烷生長(zhǎng)源進(jìn)行外延生長(zhǎng)，外延生長(zhǎng)溫度為1650°C，外延生長(zhǎng)壓力為100 mbar，載氣氫氣的流量為60 slm,外延生長(zhǎng)時(shí)間為120 min ;生長(zhǎng)結(jié)束后，第二外延層的厚度為20微米。
[0021]使用該方法得到的碳化硅外延材料，其第二外延層上的基矢面位錯(cuò)密度約為900
2
cm ο
[0022]實(shí)施例二:
一種碳化硅外延材料生產(chǎn)方法，該方法包括以下步驟:
(1)襯底準(zhǔn)備:選取3寸偏〈11-20〉方向4°的(0001)硅面碳化硅襯底，對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)清洗并待用；
(2)將碳化娃襯底放進(jìn)CVD設(shè)備反應(yīng)室并抽真空至5Χ10 6 mbar以下；
(3)在載氣氫氣流量為30slm、壓力為控制900 mbar的條件下升溫至1500°C，通入二氯硅烷生長(zhǎng)源和乙烯生長(zhǎng)源進(jìn)行外延生長(zhǎng)，生長(zhǎng)時(shí)所用的P型摻雜源為三甲基鋁，得到的第一外延層厚度約5微米；
(4)取出晶圓進(jìn)行電感耦合等離子體刻蝕，刻蝕氣氛為SF#P0 2的混合氣，混合氣中SF 6和02的體積比為50:50，混合氣流量為50 sccm，刻蝕時(shí)間為15 min ；
(5)再次外延生長(zhǎng):對(duì)步驟(4)刻蝕后的樣品通入二氯硅烷生長(zhǎng)源和乙烯生長(zhǎng)源進(jìn)行再次外延生長(zhǎng)，外延生長(zhǎng)溫度為1650°C，外延生長(zhǎng)壓力為100 mbar，載氣氫氣的流量為60slm，外延生長(zhǎng)時(shí)間為60 min，第二外延層的厚度為10微米。
[0023]使用該方法得到的碳化硅外延材料，其第二外延層上的基矢面位錯(cuò)密度約為500
2
cm ο
[0024]實(shí)施例三:
一種碳化硅外延材料生產(chǎn)方法，該方法包括以下步驟:
(1)襯底準(zhǔn)備:選取4寸偏〈11-20〉方向8°的(0001)硅面碳化硅襯底，對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)清洗并待用；
(2)將碳化娃襯底放進(jìn)CVD設(shè)備反應(yīng)室并抽真空至5Χ10 6 mbar以下；
(3)在載氣氫氣流量為5slm、壓力為控制500 mbar的條件下升溫至1350°C，通入三氯硅烷生長(zhǎng)源和一氯甲烷生長(zhǎng)源進(jìn)行外延生長(zhǎng)，生長(zhǎng)時(shí)間為30 min，不加入摻雜源，第一次生長(zhǎng)結(jié)束后，得到的第一外延層厚度為10微米； (4)取出晶圓進(jìn)行電感耦合等離子體刻蝕，刻蝕氣氛為SF#P0 2的混合氣，混合氣中SF 6和02的體積比為50:50，混合氣流量為lOOsccm，刻蝕時(shí)間為30min ;刻蝕后晶圓表面出現(xiàn)較為明顯的刻蝕坑；
(5)再次外延生長(zhǎng):對(duì)步驟(4)刻蝕后的樣品通入三氯硅烷生長(zhǎng)源和一氯甲烷生長(zhǎng)源進(jìn)行再次外延生長(zhǎng)，外延生長(zhǎng)溫度為1650°C，外延生長(zhǎng)壓力為100 mbar,載氣氫氣的流量為60 slm，外延生長(zhǎng)時(shí)間為180min，第二外延層的厚度約為27微米。
[0025]使用該方法得到的碳化硅外延材料，其第二外延層上的基矢面位錯(cuò)密度約為200cm 2，由于刻蝕時(shí)間較長(zhǎng)，其外延層的表面形貌相對(duì)前述實(shí)施例較差，但依然優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的水平。
[0026]此外，硅源采用硅烷和二氯硅烷的組合、硅烷和三氯硅烷的組合、二氯硅烷和三氯硅烷的組合，或硅烷、二氯硅烷和三氯硅烷的組合均可；碳源采用丙烷和乙烯的組合、丙烷和一氯甲烷的組合、乙烯和一氯甲烷的組合，或丙烷、乙烯和一氯甲烷的組合均可。
[0027]通過(guò)以上實(shí)施例可以看出，本方法簡(jiǎn)單易行，便于操作，使用該方法后能夠降低最終外延層表面的基失面位錯(cuò)密度，大幅提升碳化硅外延材料的整體質(zhì)量，非常值得推廣應(yīng)用。
[0028]需要指出的是，以上【具體實(shí)施方式】只是本專利實(shí)現(xiàn)方案的具體個(gè)例，沒(méi)有也不可能覆蓋本專利的所有實(shí)現(xiàn)方式，因此不能視作對(duì)本專利保護(hù)范圍的限定；凡是與以上案例屬于相同構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)方案，均在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳化硅外延材料，其特征在于:其結(jié)構(gòu)順次包括碳化硅襯底、第一外延層和第二外延層，所述第二外延層的基矢面位錯(cuò)密度小于14Cm 2，所述第一外延層上的基失面位錯(cuò)區(qū)域是經(jīng)過(guò)電感耦合等離子體刻蝕處理的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅外延材料，其特征在于:所述第二外延層的基矢面位錯(cuò)密度為12 cm 2量級(jí)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅外延材料，其特征在于:所述第一外延層的厚度為I?10微米。4.如權(quán)利要求1、2或3所述碳化硅外延材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)采用化學(xué)氣相沉積法在碳化硅襯底上生長(zhǎng)第一外延層，第一外延層具有若干基矢面位錯(cuò)區(qū)域； (2)對(duì)第一外延層的基矢面位錯(cuò)區(qū)域進(jìn)行電感耦合等離子體刻蝕，形成刻蝕坑； (3)使用化學(xué)氣相沉積法在經(jīng)過(guò)步驟(2)處理的第一外延層上繼續(xù)進(jìn)行外延生長(zhǎng)，形成第二外延層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述步驟(I)和步驟(3)中外延生長(zhǎng)的溫度為1350?1650°C，外延生長(zhǎng)的壓力為100?900毫巴，化學(xué)氣相沉積法的載氣為氫氣，氫氣的流量為5?60slm。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述步驟(2)中電感耦合等離子體刻蝕的氣氛為SF#P氧氣的混合氣，混合氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為5%?50%。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述混合氣的流量為10?lOOsccm。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述步驟(2)中電感耦合等離子體刻蝕的時(shí)間為I?30分鐘。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述步驟(I)或步驟(3)中外延生長(zhǎng)所用的生長(zhǎng)源由硅源和碳源組成，所述硅源為硅烷、二氯硅烷和三氯硅烷三者中的單一一種或幾種組合，所述碳源為丙烷、乙烯和一氯甲烷三者中的單一一種或幾種組合。10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述第一外延層和第二外延層在生長(zhǎng)過(guò)程中接觸有N型摻雜源或P型摻雜源，所述N型摻雜源為氮?dú)?，所述P型摻雜源為三甲基招O
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種碳化硅外延材料及其生產(chǎn)方法，涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明碳化硅外延材料順次包括碳化硅襯底、第一外延層和第二外延層，本發(fā)明生產(chǎn)方法包括第一次外延生長(zhǎng)、電感耦合等離子體刻蝕和第二次外延生長(zhǎng)等步驟，能夠降低第二外延層中的基矢面位錯(cuò)密度，并提高碳化硅外延材料的整體質(zhì)量，極具推廣前景。
【IPC分類】H01L21/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105244255
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510533951
【發(fā)明人】蘆偉立, 李佳, 房玉龍, 尹甲運(yùn), 馮志紅
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年8月27日