超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法及其生長腔室結構技術

本發明專利技術公開一種超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法及其生長腔室結構。該超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法在常規的LPCVD外延生長源主進氣管路額外增加兩個側進氣管路，通過調節兩個側進氣管路通入的生長源種類與通入量的大小，結合旋轉托盤結構，來調節整個大面積SiC外延層上氛圍中的生長源分布，從而調節反應腔室內氛圍中的生長源的比例，以調整大面積SiC外延層摻雜濃度與厚度均勻性。本發明專利技術超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法能夠對大面積SiC外延的生長厚度均勻性進行控制，從而提升大面積SiC外延層生長厚度均勻性，還可對大面積SiC外延層的摻雜均勻性進行控制，從而提升大面積SiC外延層摻雜濃度均勻性。

Preparation method of super doped homogeneous large area SiC epitaxial layer and growth chamber structure thereof

The invention discloses a method for preparing an over doping homogeneous large area SiC epitaxial layer and a growth chamber structure thereof. The preparation method of ultra large area uniformity of SiC epitaxial layers in LPCVD epitaxial growth of the conventional source of the main intake pipe of an additional two side inlet pipe, by adjusting the two side of the inlet pipe into the source of the growth type and flux size, combined with the rotating tray structure, to adjust the large area SiC the epitaxial layer grown on the source distribution in the atmosphere, thus regulating the growth source reaction chamber in the atmosphere of the proportion, in order to adjust the large area SiC epitaxial layer doping concentration and thickness uniformity. The invention relates to a preparation method of ultra large area uniformity of SiC epitaxial layers can control the thickness of the growth of large area SiC extension so as to enhance the uniformity of large area SiC epitaxial layer growth thickness uniformity, also can be controlled on a large area of SiC epitaxial layer doping uniformity, so as to enhance the large area SiC epitaxial layer doping concentration uniformity.

【技術實現步驟摘要】
超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法及其生長腔室結構
：本專利技術涉及半導體
，特指一種超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法及其生長腔室結構。
技術介紹
：碳化硅(SiC)材料作為第三代寬禁帶半導體，具有禁帶寬度大、耐高溫、抗輻射等優異的物理特性，為功率器件的制造奠定了良好的材料基礎。通常SiC器件主要是在SiC單晶襯底上生長的SiC外延層上制作的。由于在SiC單晶生長的過程中控制摻雜較為困難，難以達到器件制造要求，雖然離子注入也可以實現SiC的摻雜，但是其效果遠遠達不到利用CVD外延工藝得到的精確控制摻雜濃度的水平，因此SiC外延層材料的生長是SiC器件制造中重要且必不可少的關鍵技術。SiC外延層制備的方法主要有：升華法、液相外延法、濺射法、脈沖激光沉積、分子束外延和化學氣相沉積法，目前商業生產中以化學氣相沉積法使用最為廣泛。SiC外延材料的濃度摻雜均勻性與生長厚度均勻性嚴重影響到SiC器件性能，良好的材料均勻性不僅可以降低器件性能的離散，同時也可以提高器件的可靠性。隨著SiC產業的不斷發展，SiC外延層的發展趨勢越趨向于大面積化，大面積SiC外延層擁有更大的器件制備可用面積，可以有效減少材料的浪費。然而隨著SiC襯底尺寸的不斷變大，對于SiC外延層內的摻雜濃度與生長厚度控制的要求也相應的提高，如何提高大面積SiC外延層的厚度、濃度均勻性是SiC外延中需要突破和掌握的關鍵技術。由于各類生長源在反應腔室內沿氣流方向的耗盡方式有所不同，對于SiC外延層摻雜濃度均勻性和生長厚度均勻性也有所不同，而于大面積SiC外延層摻雜濃度均勻性和生長厚度均勻性對于不同的耗盡。生長源氣體在外延層直徑方向上的耗盡導致了外延層上局部個點的生長速率及摻雜濃度是隨位置變化的量，因此造成了外延厚度及濃度的不均勻性。由于各類生長源在反應腔內的耗盡形式有所不同，總體來說主要有三種形式的耗盡(理想狀態)：1、線性耗盡；2、指數型耗盡；3、二次元函數型耗盡。通過引入托盤可以降低由于氣源線性耗盡所造成的源分布的不均勻性，而后兩種耗盡方式下，托盤并不能完全消除源分布的不均勻，特別是因晶片邊界處存在較大的溫度梯度而導致的摻雜濃度與厚度的不均勻性。有鑒于此，本專利技術人提出以下技術方案。
技術實現思路
：本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法。為了解決上述技術問題，本專利技術采用了下述第一種技術方案：該超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法在常規的LPCVD外延生長源主進氣管路額外增加兩個側進氣管路，通過調節兩個側進氣管路通入的生長源種類與通入量的大小，結合旋轉托盤結構，來調節整個大面積SiC外延層上氛圍中的生長源分布，從而調節反應腔室內氛圍中的生長源的比例，以調整大面積SiC外延層摻雜濃度與厚度均勻性。進一步而言，上述技術方案中，所述主進氣管路的通道呈喇叭狀，兩個側進氣管路連通主進氣管路的通道的后端部分，兩個側進氣管路生長源導入口導入的生長源包括有摻雜源、C源、Si源、載氣、蝕刻氣體，該摻雜源包括N2、Al(CH3)3，C源包括C2H4、C3H8，Si源包括Si2H4、SiHCl3，載氣包括H2、Ar2，蝕刻氣體包括HCl。進一步而言，上述技術方案中，兩個側進氣管路通入Si源，以提升側反應腔室氛圍中的C源和Si源的比例，降低N型摻雜濃度或提升P型摻雜濃度，從而達到對大面積SiC外延層摻雜濃度均勻性的調整。進一步而言，上述技術方案中，兩個側進氣管路通入C源，以降低反應腔室氛圍中的C源和Si源的比例，提升N型摻雜濃度或降低P型摻雜濃度，從而達到對大面積SiC外延層摻雜濃度均勻性的調整。進一步而言，上述技術方案中，兩個側進氣管路同時通入Si源和C源來提升反應腔室氛圍中的C源及Si源的濃度，以提升SiC外延層的生長速率，從而達到對大面積SiC外延層生長厚度均勻性的調整。進一步而言，上述技術方案中，兩個側進氣管路通入載氣來稀釋反應腔室氛圍中的C源及Si源的濃度，降低SiC外延層的生長速率，從而達到對大面積SiC外延層生長厚度均勻性的調整。進一步而言，上述技術方案中，兩個側進氣管路通入N源來提升側的N型摻雜濃度，從而達到對大面積SiC外延層摻雜濃度均勻性的調整；兩側路通入Al源可以提升側的P型摻雜摻雜濃度，從而達到對大面積SiC外延層摻雜濃度均勻性的調整。進一步而言，上述技術方案中，兩個側進氣管路通入蝕刻氣體以輕微降低SiC外延層的生長速率，從而達到對大面積SiC外延層生長厚度均勻性的微調整。本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種超摻雜均勻性大面積SiC外延層生長腔室結構。為了解決上述技術問題，本專利技術采用了下述第二種技術方案：該超摻雜均勻性大面積SiC外延層生長腔室結構包括：碳化硅LPCVD反應腔室，該碳化硅LPCVD反應腔室外側設置有用于對其加熱的加熱組件；托盤，其位于碳化硅LPCVD反應腔室中，該托盤上設置承載槽以承載一片大面積SiC晶片；三通導氣管路結構，其安裝于碳化硅LPCVD反應腔室進氣端一側，該三通導氣管路結構由與碳化硅LPCVD反應腔室連通的主導氣管路以及兩個位于主導氣管路兩側且相互隔絕的側導氣管路構成；三通進氣管路結構，其與三通導氣管路結構連接，且該三通進氣管路結構包括一管主體以及成型于管主體前端的主進氣管路和兩個分別位于主進氣管路兩側的側進氣管路，主進氣管路和兩個側進氣管路均與管主體內腔連通，該管主體內腔連通主導氣管路及側導氣管路；側進氣管路與主進氣管路之間通過一斜面連接，以致使主進氣管路與管主體內腔形成喇叭狀通道，并連通主導氣管路及側導氣管路。進一步而言，上述技術方案中，所述主進氣管路與主導氣管路對應，且主進氣管路的尺寸大于主導氣管路的尺寸；所述側進氣管路與側導氣管路對應，且側進氣管路的尺寸小于側導氣管路的尺寸。采用上述技術方案后，本專利技術與現有技術相比較具有如下有益效果：1、本專利技術超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法能夠對大面積SiC外延的生長厚度均勻性進行控制，從而提升大面積SiC外延層生長厚度均勻性，還可對大面積SiC外延層(晶片)的摻雜均勻性進行控制，從而提升大面積SiC外延層摻雜濃度均勻性。2、本專利技術超摻雜均勻性大面積SiC外延層生長腔室結構結構簡單，并可有效調節反應腔室內氛圍中的生長源的比例，以調整大面積SiC外延層摻雜濃度與厚度均勻性。附圖說明：圖1是常規方法得到的SiC外延層厚度沿徑向方向的分布示意圖；圖2為專利技術制備方法得到的SiC外延層厚度沿徑向方向的分布；圖3為常規方法得到的SiC外延層摻雜濃度沿徑向方向的分布；圖4為專利技術制備方法得到的SiC外延層摻雜濃度沿徑向方向的分布；圖5為專利技術超摻雜均勻性大面積SiC外延層生長腔室結構的結構示意圖；圖6為專利技術超摻雜均勻性大面積SiC外延層生長腔室結構中三通導氣管路結構的結構示意圖；圖7為專利技術超摻雜均勻性大面積SiC外延層生長腔室結構中三通進氣管路結構的結構示意圖。具體實施方式：下面結合具體實施例和附圖對本專利技術進一步說明。本專利技術超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法，該方法在常規的LPCVD外延生長源主進氣管路額外增加兩個側進氣管路，通過調節兩個側進氣管路通入的生長源種類與通入量的大小，結合旋轉托盤結構，來調節本文檔來自技高網...

【技術保護點】
超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法，其特征在于：該方法在常規的LPCVD外延生長源主進氣管路額外增加兩個側進氣管路，通過調節兩個側進氣管路通入的生長源種類與通入量的大小，結合旋轉托盤結構，來調節整個大面積SiC外延層上氛圍中的生長源分布，從而調節反應腔室內氛圍中的生長源的比例，以調整大面積SiC外延層摻雜濃度與厚度均勻性。

【技術特征摘要】
1.超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法，其特征在于：該方法在常規的LPCVD外延生長源主進氣管路額外增加兩個側進氣管路，通過調節兩個側進氣管路通入的生長源種類與通入量的大小，結合旋轉托盤結構，來調節整個大面積SiC外延層上氛圍中的生長源分布，從而調節反應腔室內氛圍中的生長源的比例，以調整大面積SiC外延層摻雜濃度與厚度均勻性。2.根據權利要求1所述的超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法，其特征在于：所述主進氣管路的通道呈喇叭狀，兩個側進氣管路連通主進氣管路的通道的后端部分，該兩個側進氣管路生長源導入口導入的生長源包括有摻雜源、C源、Si源、載氣、蝕刻氣體，該摻雜源包括N2、Al(CH3)3，C源包括C2H4、C3H8，Si源包括Si2H4、SiHCl3，載氣包括H2、Ar2，蝕刻氣體包括HCl。3.根據權利要求2所述的超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法，其特征在于：兩個側進氣管路通入Si源，以提升側反應腔室氛圍中的C源和Si源的比例，降低N型摻雜濃度或提升P型摻雜濃度，從而達到對大面積SiC外延層摻雜濃度均勻性的調整。4.根據權利要求2所述的超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法，其特征在于：兩個側進氣管路通入C源，以降低反應腔室氛圍中的C源和Si源的比例，提升N型摻雜濃度或降低P型摻雜濃度，從而達到對大面積SiC外延層摻雜濃度均勻性的調整。5.根據權利要求2所述的超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法，其特征在于：兩個側進氣管路同時通入Si源和C源來提升反應腔室氛圍中的C源及Si源的濃度，以提升SiC外延層的生長速率，從而達到對大面積SiC外延層生長厚度均勻性的調整。6.根據權利要求2所述的超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法，其特征在于：兩個側進氣管路通入載氣來稀釋反應腔室氛圍中的C源及Si源的濃度，降低SiC外延層的生長速率，從而達到對大面積SiC外延層生長厚度均勻性的調整。7.根據權利要求2所述的超摻雜均勻性大面積SiC外延層的制備方法，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓景瑞，孫國勝，楊旭騰，張新河，孔令沂，李錫光，蕭黎鑫，
申請(專利權)人：東莞市天域半導體科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44