碳化硅（SiC）外延層在半導體材料制備過程中具有重要地位,，而其基平面位錯（BPD）對外延器件的性能有著關(guān)鍵性影響,。BPD會導致器件性能的退化甚至失效,，特別是在雙極性器件中尤為顯著。因此,，在碳化硅外延生長過程中,，有效抑制和減少BPD的形成是提高器件性能的重要措施,。本文將介紹一種改善碳化硅外延層基平面位錯的生長方法。

一,、背景介紹

在碳化硅外延生長過程中,，襯底中的位錯會在外延層中復制或轉(zhuǎn)化。螺型位錯（TSD）和刃位錯（TED）對器件性能的影響相對較小,，而BPD則會在載流子注入過程中成為Shockley型堆垛層錯的源頭,，導致載流子壽命降低和漏電流增加，引發(fā)所謂的“雙極退化”,。因此,，減少和抑制BPD的形成是提升器件性能的關(guān)鍵。

現(xiàn)有的抑制BPD的方法包括利用關(guān)閉生長源和摻雜源,，通過氫氣進行界面高溫退火處理,，以及進行高摻緩沖層和漸變緩沖層處理。然而,，這些方法難以全部消除襯底的影響,，且存在氫氣刻蝕作用，容易導致緩沖層變薄和退火時間過長,，影響生產(chǎn)效率,。

二、改善方法

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,，本發(fā)明提出了一種新的改善碳化硅外延層基平面位錯的生長方法，該方法包括以下步驟：

等離子清洗：將需要外延生長的碳化硅襯底放入等離子清洗機進行Plasma清洗,。清洗的氣體流量比例為O2:N2:CF4=5:2:1,，處理時間為5-20分鐘，工作壓力在200-350mtorr,，功率在3-12KW,。等離子清洗可以消除襯底表面的微小雜質(zhì)，提高襯底表面態(tài)能,，促使碳化硅鍵能結(jié)合,，有利于外延層與襯底的臺階式壘晶生長。

緩沖層生長：將清洗后的碳化硅襯底放置到碳化硅外延爐反應室內(nèi)的生長位置,，向反應室內(nèi)逐步通入氫氣,，并通入小流量的硅源、碳源氣體和摻雜源氮氣,，直到主氣流流量達到60-100slm,，升溫至1600～1700℃，進行第1層緩沖層生長,。碳源氣體可以是甲烷,、乙烯,、乙炔或丙烷，硅源氣體可以是硅烷,、二氯氫硅,、三氯氫硅或四氯氫硅。

高溫熱處理修復晶格：在完成一層緩沖層生長后,，進行一次高溫熱處理修復晶格,。快速升溫到1650～1800℃,，同時關(guān)閉碳源,、硅源氣體和氫氣，僅通入氮氣,，氣體流量在50-200sccm之間,，保持10～20分鐘后，迅速降溫到緩沖層反應溫度,。這一步驟可以抑制從襯底轉(zhuǎn)化不良和未轉(zhuǎn)化的BPD,。

重復緩沖層生長和高溫熱處理：進行第二層和第三層緩沖層生長，每完成一層緩沖層生長后,，都進行一次高溫熱處理修復晶格,。這一步驟的操作與第1次高溫熱處理相同。多次高溫熱處理可以確保BPD抑制效果的穩(wěn)定性,，減少BPD抑制的情況,。

外延層生長：完成第三層緩沖層生長后，進行常規(guī)的外延層生長,。

降溫和取出：完成完整結(jié)構(gòu)的外延生長后,，關(guān)閉反應氣體，同時降溫到700～1000℃,，取出碳化硅外延片,。

三、技術(shù)特點與效果

本發(fā)明的改善碳化硅外延層基平面位錯的生長方法具有以下技術(shù)特點和效果：

提高BPD轉(zhuǎn)化效率：通過多次高溫熱處理修復晶格,，可以有效提高BPD向TED的轉(zhuǎn)化效率,，抑制外延層中BPD的形成。

提升產(chǎn)品質(zhì)量：減少BPD的形成,，可以顯著提升碳化硅外延層的質(zhì)量,，進而提高器件的性能和可靠性。

簡化生產(chǎn)工藝：本方法簡化了碳化硅外延生長的生產(chǎn)工藝,，減少了氫氣刻蝕步驟,，提高了生產(chǎn)效率。

降低成本：通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低了碳化硅半導體材料的成本,，有利于碳化硅材料的商業(yè)化發(fā)展,。

四、結(jié)論

綜上所述,，本發(fā)明提供了一種改善碳化硅外延層基平面位錯的生長方法,，通過等離子清洗、多層緩沖層生長和多次高溫熱處理修復晶格,，可以有效抑制外延層中BPD的形成,，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。這一方法具有重要的應用價值,，對于推動碳化硅半導體材料的商業(yè)化發(fā)展具有重要意義,。

高通量晶圓測厚系統(tǒng)

高通量晶圓測厚系統(tǒng)以光學相干層析成像原理，可解決晶圓/晶片厚度TTV（Total Thickness Variation,，總厚度偏差）,、BOW（彎曲度）、WARP（翹曲度）,，TIR（Total Indicated Reading 總指示讀數(shù),，STIR（Site Total Indicated Reading 局部總指示讀數(shù)），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等這類技術(shù)指標,。

高通量晶圓測厚系統(tǒng),，全新采用的第三代可調(diào)諧掃頻激光技術(shù)，相比傳統(tǒng)上下雙探頭對射掃描方式,；可一次性測量所有平面度及厚度參數(shù),。

1，靈活適用更復雜的材料,，從輕摻到重摻P型硅(P++),，碳化硅，藍寶石,，玻璃,，鈮酸鋰等晶圓材料,。

重摻型硅（強吸收晶圓的前后表面探測）

粗糙的晶圓表面,，（點掃描的第三代掃頻激光，相比靠光譜探測方案,，不易受到光譜中相鄰單位的串擾噪聲影響,，因而對測量粗糙表面晶圓）

低反射的碳化硅(SiC)和鈮酸鋰(LiNbO3)；（通過對偏振效應的補償,，加強對低反射晶圓表面測量的信噪比）

絕緣體上硅（SOI)和MEMS,，可同時測量多層結(jié)構(gòu)，厚度可從μm級到數(shù)百μm級不等,。

可用于測量各類薄膜厚度,，厚度可低至4μm,，精度可達1nm。

2,，可調(diào)諧掃頻激光的“溫漂”處理能力,，體現(xiàn)在復雜工作環(huán)境中抗干擾能力強，充分提高重復性測量能力,。

3,，采用第三代高速掃頻可調(diào)諧激光器，一改過去傳統(tǒng)SLD寬頻低相干光源的干涉模式,，解決了由于相干長度短,，而重度依賴“主動式減震平臺”的情況。優(yōu)秀的抗干擾,，實現(xiàn)小型化設計,，同時也可兼容匹配EFEM系統(tǒng)實現(xiàn)產(chǎn)線自動化集成測量。

4,，靈活的運動控制方式,，可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測量。