[发明专利]一种生长掺杂界面清晰的碳化硅外延薄膜的制备方法

权利要求书

1.一种生长掺杂界面清晰的碳化硅外延薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将碳化硅衬底放置到充抽过的碳化硅化学气相沉积设备的反应室中，再将反应室抽成真空；

步骤2，反应室缓慢达到设定压力和气体流量，在氢气流中加热反应室；

步骤3，对碳化硅衬底进行原位刻蚀处理；

步骤4，设置生长条件，开始生长P型或N型掺杂的碳化硅外延层，包括下述步骤：

(4.1)当反应室温度达到1550℃～1600℃时，保持反应室温度、气体流量和压力恒定；

(4.2)根据外延生长需要，将液态三甲基铝放置于鼓泡器中，将5ml/min～50ml/min氢气通入鼓泡器中，使氢气携带三甲基铝通入反应室中用作P型掺杂源；或将0ml/min～2000ml/min的高纯氮气通入反应室中用作N型掺杂源；

(4.3)向反应室通入流量为5～100mL/min的硅源、流量为5～200mL/min的碳源作为生长源，通入相应的三甲基铝或高纯氮气作为掺杂源，生长P型或者N型掺杂碳化硅外延层，其生长时间取决于外延厚度；

步骤5，当上述步骤4中生长的为P型掺杂的碳化硅外延层时，采用流量为5mL/min的硅源，碳硅比1.0～1.3，生长时间为1～6min，生长极薄外延层；当上述步骤4中生长的为N型掺杂的碳化硅外延层时，采用流量为5mL/min的硅源，碳硅比1.5～1.8，生长时间为1-6min，生长极薄外延层；

步骤6，保持反应室温度和压力恒定，中断生长源和掺杂源，原位氢气刻蚀1～30min或者通入氯化氢辅助原位氢气刻蚀5～15min，刻蚀掉上述步骤5中所生长的极薄外延层；

步骤7，设置生长条件，开始生长与步骤4中掺杂类型不同的碳化硅外延层；

步骤8，重复上述步骤4至步骤7，生长多层数的不同掺杂类型或者易受掺杂残余影响的碳化硅外延层，且形成掺杂界面清晰的碳化硅外延薄膜；或者重复上述步骤4至步骤6，连续生长同一掺杂类型且不易受掺杂残余影响的碳化硅外延层；

步骤9，在大流量、高压力氢气气氛下冷却碳化硅衬底，其中流量为60～120L/min，压力为300-900mbar；

步骤10，待反应室冷却后，反应室抽真空或氩气充填反应室至大气压，取出碳化硅外延片。

2.根据权利要求1所述的生长掺杂界面清晰的碳化硅外延薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1中碳化硅衬底选取偏向<11-20>方向4°或者8°的4H碳化硅衬底，包括3～6英寸导电碳化硅衬底。

3.根据权利要求1所述的生长掺杂界面清晰的碳化硅外延薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1中碳化硅衬底选取偏向<11-20>方向4°或者8°的4H碳化硅衬底，包括半绝缘碳化硅衬底。

4.根据权利要求1所述的生长掺杂界面清晰的碳化硅外延薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤2中控制反应室压力逐渐增大到100～150mbar和氢气流量逐渐增大到60～80L/min后保持不变，再逐渐增大反应室功率缓慢升高反应室温度。

5.根据权利要求1所述的生长掺杂界面清晰的碳化硅外延薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤3中当反应室温度逐渐升高至1400～1450℃时，保持反应室温度恒定进行20min的原位刻蚀；或者当反应室温度逐渐升高至1400～1450℃以后，向反应室中通入流量为5mL/min的碳源，保持碳源通入流量不变，并继续升温直至达到生长温度，该升温过程即进行了原位刻蚀。

6.根据权利要求1或5所述的生长掺杂界面清晰的碳化硅外延薄膜的制备方法，其特征在于：所述硅源包括硅烷、三氯氢硅和二氯氢硅，碳源包括乙烯和丙烷。