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一種碳化硅外延生長方法及設備與流程

文檔序號:42068450發(fā)布日期:2025-06-04 18:32閱讀:14來源:國知局

本發(fā)明涉及半導體沉積,特別是一種碳化硅外延生長方法及設備。


背景技術:

1、在碳化硅外延廠生產(chǎn)中,使用cvd設備進行外延生長,設備運行過程中遇到機臺故障或者外界因素導致的宕機,此時機臺會自動降溫斷源氣等將外延生長中斷。此時已經(jīng)生長的外延部分因為生長環(huán)境的突變往往出現(xiàn)表面缺陷多或濃厚度異常,表面結晶質量變差等問題,此時如果直接在中斷處重新生長,會出現(xiàn)表層sic材料分解重組,外延片的厚度均勻性變差,表面缺陷數(shù)量增多等各項性能降低,遠遠達不到交貨標準,外延廠一般會對該外延片進行報廢處理,大大提高了運營成本。


技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種碳化硅外延生長方法及設備,以解決上述提及的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術方案:

3、一種碳化硅外延生長方法,所述生長方法包括如下步驟:

4、識別出襯底外延生長期間故障發(fā)生時所處階段,

5、若處于原位刻蝕階段或緩沖層生長階段,則進入第一生長模式進行外延生長,

6、若處于主體層生長階段,則進入第二生長模式進行外延生長。

7、優(yōu)選的,該識別出襯底故障發(fā)生時所處階段包括:

8、通過監(jiān)控模塊獲取襯底外延生長時發(fā)生故障發(fā)生時所處階段,或基于人機界面輸入所處階段,

9、若未識別出故障,則默認進行第一生長模式進行外延生長。

10、優(yōu)選的,該第二生長模式包括如下步驟:

11、基于機械手將襯底放入反應腔的支撐部;

12、將反應腔抽真空;

13、基于噴淋部件向反應腔內通入氣體將反應腔內的壓力調整至預設壓力;

14、基于噴淋部件將通入的氬氣切換為氫氣并通入少量hcl氣體,并逐漸加大氫氣流量至目標值,所述目標值介于70-150slm,且通入的混合氣氣體h2占比90%~99%,剩余為hcl氣體;

15、利用第一加熱器與第二加熱器的組合或第一加熱器將反應腔內的溫度逐步升高至工藝溫度,所述工藝溫度介于1600℃~1680℃,利用h2及hcl的混合氣對所述襯底的表面進行高溫刻蝕清潔處理,并維持所述工藝溫度預設時間,緩沖層生長階段階段,利用第一加熱器與第二加熱器的組合或第一加熱器將反應腔內的溫度加熱至工藝溫度,利用噴淋部件向反應腔內通入工藝氣體,持續(xù)t0時間,以在襯底表面生長一定膜厚的緩沖層,

16、主體層生長階段,利用第一加熱器與第二加熱器的組合或第一加熱器維持反應腔內的溫度至工藝溫度,基于噴淋部件向反應腔內通入氣體,持續(xù)時間t2,以在襯底表面生長的主體層,生長結束。

17、優(yōu)選的,該碳化硅外延生長方法中持續(xù)時間為t2滿足:t2=t1-t3,t1為第一生長模式下持續(xù)時間,t3為宕機時已生長時長,或t2=t1-t3+t4,t4為補償系數(shù),其介于5~50s。

18、優(yōu)選的,該生長結束后還包括:

19、基于噴淋部件將向反應腔內通入氣體切換為氫氣,在氫氣氣氛中降溫至取盤溫度,

20、基于機械手將襯底取出,放置預定位置。

21、優(yōu)選的,該取盤溫度小于等于800℃。

22、優(yōu)選的,該若處于原位刻蝕階段或緩沖層生長階段包括需將襯底清洗后進入第一生長模式進行外延生長。

23、優(yōu)選的,該第一生長模式包括如下步驟:

24、原位刻蝕階段,在原位刻蝕階段利用氫氣對襯底的表面進行原位刻蝕,

25、緩沖層生長階段,利用第一加熱器與第二加熱器的組合或第一加熱器將反應腔內的溫度加熱至工藝溫度,利用噴淋部件向反應腔內通入工藝氣體,持續(xù)t0時間,以在襯底表面生長一定膜厚的緩沖層;

26、主體層生長階段,利用第一加熱器與第二加熱器的組合或第一加熱器維持反應腔內的溫度至工藝溫度,基于噴淋部件向反應腔內通入氣體,持續(xù)t1時間,以在襯底表面生長預定膜厚的主體層。

27、本申請實施例提供碳化硅外延生長設備,其包括:

28、至少一個外延生長模塊、傳輸模塊、控制模塊及監(jiān)控模塊,

29、所述傳輸模塊配置于所述外延生長模塊的一側,其內具有傳輸裝置,用于將襯底放入外延生長模塊內或從外延生長模塊內取出生長好的外延片;

30、所述控制模塊基于指令控制外延生長模塊、傳輸模塊及氣體供給模塊的運行;

31、所述監(jiān)控模塊電性連接控制模塊,其用于監(jiān)控外延生長模塊及傳輸模塊、氣體供給模塊的運行狀態(tài),所述運行狀態(tài)至少包括外延生長的刻蝕階段、緩沖生長階段、主體層生長階段及主體層生長階段持續(xù)的時間,

32、所述碳化硅外延生長設備運行時執(zhí)行如上述的碳化硅外延生長方法。

33、優(yōu)選的,該碳化硅外延生長設備還包括人機界面,其電性連接控制模塊,通過人機界面調整外延生長的參數(shù)。

34、有益效果:

35、通過本申請?zhí)岢龅奶蓟柰庋由L方法,其可對設備因宕機中斷生長的襯底接續(xù)繼續(xù)生長外延層,且接長后的外延層的濃度、厚度、均勻性與正常生長的外延片相當,可降低襯底損耗。



技術特征:

1.一種碳化硅外延生長方法,其特征在于,所述生長方法包括如下步驟:

2.如權利要求1所述的碳化硅外延生長方法,其特征在于,

3.如權利要求1所述的碳化硅外延生長方法,其特征在于,

4.如權利要求3所述的碳化硅外延生長方法,其特征在于,

5.如權利要求3所述的碳化硅外延生長方法,其特征在于,

6.如權利要求5所述的碳化硅外延生長方法,其特征在于,

7.如權利要求1所述的碳化硅外延生長方法,其特征在于,

8.如權利要求1所述的碳化硅外延生長方法,其特征在于,

9.一種碳化硅外延生長設備,其特征在于,包括:

10.如權利要求9所述的碳化硅外延生長設備,其特征在于,


技術總結
本申請?zhí)峁┮环N碳化硅外延生長方法及設備。該生長方法包括識別出襯底外延生長期間故障發(fā)生時所處階段,若處于原位刻蝕階段或緩沖層生長階段,則進入第一生長模式進行外延生長,若處于主體層生長階段,則進入第二生長模式進行外延生長。通過該實施方法降低襯底的報廢損耗,降低成本、提高經(jīng)濟效益。

技術研發(fā)人員:徐玉田,李達,布叢郝,張廣輝,丁煒
受保護的技術使用者:芯三代半導體科技(蘇州)股份有限公司
技術研發(fā)日:
技術公布日:2025/6/3
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