[发明专利]一种高质量碳化硅晶体的制备方法

说明书

本发明属于半导体材料技术领域，提供了一种高质量碳化硅晶体的制备方法，采用高温化学气相沉积法制备碳化硅晶体的过程中通入氯气。所述氯气持续通入或间断通入。所述氯气从反应腔体的上方、下方或侧面通入。本发明通过在碳化硅生长的反应腔体中通入Cl₂，对新生成的碳化硅表面的台阶聚集处产生刻蚀反应，从而减少晶体边缘位错缺陷的形成，提高碳化硅晶体质量。

技术领域

本发明涉及半导体材料技术领域，具体涉及一种高质量碳化硅晶体的制备方法。

背景技术

碳化硅单晶具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大和介电常数小及物理和化学性能稳定等独特的性能，被认为是制造高温、高压、高频大功率器件等理想的半导体材料。目前常用的碳化硅单晶的生长方法主要有物理气相传输法(PVT)和高温化学气相沉积法(HTCVD)。

高温化学气相沉积法(HTCVD)采用硅源气体和碳源气体作为反应气体，小分子气体作为载流子气体，在特定的温度梯度和压强下，在反应气体在籽晶表面进行化学反应生长碳化硅，并且有序沉积结晶而进行的晶体生长。

通常碳化硅晶体生长过程中，特别是晶体的边缘,容易产生晶型型变、微管、位错等缺陷，严重影响晶体质量。原因是生长过程中，由于气相组分过饱等参数使籽晶边缘进行择优生长，从而产生了偏离籽晶方向的晶格失配区域，在晶格失配区域，产生大量的晶型型变、微管以及不同种类的位错。晶体生长后，晶体的边缘出现大量的型变、微管、位错等缺陷，造成晶体质量差,且边缘表面出现条纹状不规则的层错形貌，给后续晶片加工带来碎片或裂纹的风险。因此，需要提供一种高质量碳化硅晶体生长的方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种高质量碳化硅晶体的制备方法，以提供高质量的碳化硅晶体。

本发明提供一种高质量碳化硅晶体的制备方法，采用高温化学气相沉积法制备碳化硅晶体的过程中通入氯气。

可选地，所述氯气持续通入或间断通入。

可选地，间断通入是指每通入m秒即停止n秒，接着继续通入m秒，停止n秒，重复至反应结束，其中，0＜m≤7200，0＜n≤7200。

可选地，通入氯气的流速为50-300sccm。

可选地，所述氯气从反应腔体的上方、下方或侧面通入。

可选地，制备碳化硅晶体的过程中需通入硅源气体、碳源气体以及载流子气体，且反应温度为2100-2450℃，反应时腔体内压力保持为100-30000pa。

可选地，所述氯气从所述反应腔体开始升温时通入，至所述反应腔体降温至室温后停止。

可选地，所述硅源气体包括SiH₄，所述碳源气体包括CH₄、C₂H₄、C₂H₆或C₃H₈，所述载流子气体包括H₂或He。

可选地，所述硅源气体的流速为20-200sccm，所述碳源气体的流速为10-100sccm，所述载流子气体的流速为1-5slm。

由上述技术方案可知，本发明提供的高质量碳化硅晶体的制备方法，通过在碳化硅生长的反应腔体中通入Cl₂，对新生成的碳化硅表面的台阶聚集处产生刻蚀反应，从而减少晶体边缘位错缺陷的形成，提高碳化硅晶体质量。

本发明对于氯气的通气方向，特别采用了从反应腔体的顶部向下通气，这样可以更有针对性地解决晶体边缘缺陷的问题。

本发明对于氯气的通入时间，特别采用了断续通入的方式，可以恰好刻蚀碳化硅晶体表面的台阶聚集处，使之更加平滑。

附图说明