原创有效抑制SiC外延片掉落物缺陷生成的方法

 2025-2-10 09:46  66 0 分类: 测试测量

引言

碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料，因其出色的物理和化学特性，在功率电子、高频通信及高温环境等领域展现出巨大的应用潜力。然而，在SiC外延生长过程中，掉落物缺陷（如颗粒脱落、乳凸等）一直是影响外延片质量和器件性能的关键因素。这些缺陷不仅会降低外延片的良品率，还可能对后续器件的可靠性产生严重影响。因此，有效抑制SiC外延片掉落物缺陷的生成，对于提升SiC器件的性能和可靠性具有重要意义。本文将介绍一种创新的方法，旨在通过优化生长工艺和设备设计，有效抑制SiC外延片掉落物缺陷的生成。

方法概述

该方法的核心在于利用氢气吹扫技术，结合特定的生长工艺和设备设计，以有效清除生长炉腔内的稀松、易脱落的碳化硅颗粒，从而减少掉落物缺陷的生成。具体步骤如下：

生长炉腔氢气吹扫：

在SiC外延生长过程中，定时将氢气通入生长炉腔内，利用氢气的蚀刻作用，将稀松、易脱落的碳化硅颗粒吹扫到特制的托盘上。

氢气作为硅源和碳源的载气参与反应，同时也在反应沉积过程中有一定的蚀刻作用。在特定的条件下（如50mbar的低压、1500℃-1600℃的高温、130L的氢气流量和15分钟的吹扫时间），氢气能够促使附着能力较弱的碳化硅颗粒松动并掉落。

托盘设计与收集：

设计特制的托盘，用于收集掉落的碳化硅颗粒。托盘由石墨材料制成，具有耐高温、耐腐蚀的特性。

托盘通过传动装置（如机械手或XYZ三轴传动机构）驱动进入生长炉腔内，并在氢气吹扫过程中保持静止，以便有效收集掉落的颗粒。

定期清理与维护：

使用传动装置将托盘从生长炉腔内取出，并在无尘车间进行清理，以去除收集的碳化硅颗粒。

清理后，托盘重新放回生长炉腔内，继续进行SiC外延生长。

根据实际生产情况，确定氢气吹扫和托盘清理的时间间隔，以确保生长炉腔内始终保持干净状态。

优化生长工艺：

结合氢气吹扫技术，优化SiC外延生长工艺，如调整生长温度、气体流量和反应时间等参数，以进一步提高外延片的质量和性能。

通过精确控制生长工艺参数，减少外延生长过程中的应力积累和缺陷生成，从而提高外延片的良品率和可靠性。

技术优势

减少掉落物缺陷：通过氢气吹扫技术，有效清除生长炉腔内的稀松、易脱落的碳化硅颗粒，从而减少掉落物缺陷的生成。

提高产品质量：定期清理托盘和生长炉腔，保持内部干净状态，有助于减少污染和缺陷，提高SiC外延片的质量和性能。

延长设备寿命：通过减少生长炉腔内的颗粒物积累，降低对设备部件的磨损和腐蚀，从而延长设备的使用寿命。

降低生产成本：优化生长工艺和减少缺陷生成，有助于提高SiC外延片的良品率和生产效率，从而降低生产成本。

应用前景

该方法在SiC外延生长领域具有广阔的应用前景。通过有效抑制掉落物缺陷的生成，可以显著提高SiC外延片的质量和性能，为制造高性能、高可靠性的SiC器件提供有力支持。此外，该方法还适用于其他半导体材料的外延生长过程，具有广泛的适用性和推广价值。

结论

有效抑制SiC外延片掉落物缺陷的生成是提升SiC器件性能和可靠性的关键。通过采用氢气吹扫技术、优化生长工艺和设备设计等方法，可以显著减少掉落物缺陷的生成，提高SiC外延片的质量和性能。未来，随着SiC半导体材料技术的不断发展，该方法将在SiC器件制造领域发挥更加重要的作用。

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