一种SiC衬底双面生长SiC外延层的方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种SiC衬底双面生长SiC外延层的方法及其在制备SiC基的BJT或IGBT的外延片的应用应用，通过移除损伤层、反面蒸镀层的方式，解决SiC衬底或第一SiC外延层损伤导致难以进行高质量双面外延的问题，解决衬底反面蒸镀层或外延反面蒸镀层影响双面外延的问题；进而能够有效降低双面外延中的缺陷，获得高质量的双面SiC外延层。本发明专利技术中，通过保护层的设置，能够减少SiC衬底或第一SiC外延层的损伤厚度，配合移除损伤层的工艺，减少移除SiC衬底或第一SiC外延层的厚度，降低成本，提高生产效率。本发明专利技术能够在SiC衬底的正反两面生长分别具有不同掺杂浓度或掺杂类型的SiC外延结构，为新型的SiC器件开发提供制备方案，为SiC器件结构设计提供了更多的可能。

【技术实现步骤摘要】
一种SiC衬底双面生长SiC外延层的方法及应用
本专利技术涉及半导体
，更具体地说，涉及一种SiC衬底双面生长SiC外延层的方法及应用。
技术介绍
SiC材料由于具有高的击穿场强、热导率和电子迁移率，被认为在制备电力电子半导体器件方面具有巨大的优势。其中，SiC外延技术作为SiC电力电子半导体器件的基础，对器件的开发与制备有着重要的影响。目前，SiC外延技术只局限于单层结构的外延，单层的SiC外延层对于芯片的影响主要通过外延层的掺杂浓度、厚度和缺陷等外延参数进行影响。但是随着技术的发展，对SiC半导体器件的性能需求不断提高，或需要在特殊条件具备特殊的性能；进而，新型结构的器件对应被开发，以满足不同的需求。但传统SiC外延技术无法适用于诸如双面外延结构的制备需求。现有技术中，基于传统的Si外延技术提出了双面外延法，为制备具有特殊性能的芯片提供了有效的帮助，在Si外延可以简单地采用保护涂层的方式对Si外延片的二次外延基座接触面进行保护，从而防止表面损伤。而在SiC外延中，一方面，超高温外延(>1550℃)的条件下，衬底或外延层的表面接触基座，即使采用了保护层，也同样容易导致表面晶格发生损伤，进而引起第二次外延产生大量缺陷和第一次外延层的表面形成损伤层；另一方面，基座上残留的SiC会再次蒸镀到与基座接触的外延层的表面上，影响第二次外延的外延层质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种SiC衬底双面生长SiC外延层的方法，及其在制备SiC基的BJT或IGBT的外延片的应用，能够有效解决因高温接触形成的表面缺陷损伤层和基座反面蒸镀导致的二次外延质量恶化问题，实现高质量的双面外延。本专利技术的技术方案如下：一种SiC衬底双面生长SiC外延层的方法，步骤如下：1)在SiC衬底的第一表面生长第一SiC外延层，得到单面外延片；2)移除SiC衬底的第二表面的衬底损伤层；3)翻转单面外延片，在SiC衬底的第二表面生长第二SiC外延层，得到双面外延片；4)移除第一SiC外延层表面的外延损伤层。作为优选，步骤1)得到单面外延片后，在步骤3)之前，还包括如下步骤：在第一SiC外延层表面形成外延保护层；步骤4)还包括如下步骤：先移除第一SiC外延层表面的外延保护层，露出第一SiC外延层表面的外延损伤层；然后再移除外延损伤层。作为优选，步骤1)之前，先在SiC衬底的第二表面形成衬底保护层；在步骤2)中，先移除衬底保护层，露出SiC衬底的第二表面的衬底损伤层；再移除衬底损伤层。作为优选，步骤1)中，将SiC衬底放入CVD设备中，升高温度至1550-1650℃，在SiC衬底的第一表面上生长第一SiC外延层，得到单面外延片；步骤3)中，将单面外延片放入CVD设备中，升高温度至1550-1650℃，在SiC衬底的第二表面上生长第二SiC外延层，得到双面外延片。作为优选，步骤1)中，SiC衬底放置于CVD设备的基座上，SiC衬底的第二表面与基座接触，生长第一SiC外延层时，SiC衬底的第二表面产生衬底损伤层。作为优选，步骤1)中，生长第一SiC外延层时，SiC衬底的第二表面还形成衬底反面蒸镀层；步骤2)中，移除SiC衬底的第二表面的衬底损伤层和衬底反面蒸镀层。作为优选，步骤3)中，翻转单面外延片后，第一SiC外延层放置于CVD设备的基座上，第一SiC外延层表面与基座接触，生长第二SiC外延层时，第一SiC外延层表面产生外延损伤层。作为优选，步骤3)中，生长第二SiC外延层时，第一SiC外延层表面还形成外延反面蒸镀层；步骤4)中，移除第一SiC外延层表面的外延损伤层和外延反面蒸镀层。作为优选，步骤2)、步骤4)中，移除衬底损伤层、衬底反面蒸镀层、外延损伤层、外延反面蒸镀层的表面移除方法包括但不限于化学机械研磨方法、牺牲氧化层的去除方法。所述的SiC衬底双面生长SiC外延层的方法在制备SiC基的BJT或IGBT的外延片的应用。本专利技术的有益效果如下：本专利技术所述的SiC衬底双面生长SiC外延层的方法，通过移除损伤层、反面蒸镀层的方式，解决因与高温基座接触导致SiC衬底或第一SiC外延层表面损伤，难以进行高质量双面外延的问题，解决因基座上的残留物反向蒸镀到与基座接触的SiC衬底或第一SiC外延层的表面形成的衬底反面蒸镀层或外延反面蒸镀层，从而影响双面外延的问题；进而能够有效降低双面外延中的缺陷，获得高质量的双面SiC外延层。本专利技术中，通过保护层的设置，能够减少SiC衬底或第一SiC外延层的损伤厚度，配合移除损伤层的工艺，减少移除SiC衬底或第一SiC外延层的厚度，降低成本，提高生产效率。本专利技术能够在SiC衬底的正反两面生长分别具有不同掺杂浓度或掺杂类型的SiC外延结构，为新型的SiC器件开发提供制备方案，为SiC器件结构设计提供了更多的可能。本专利技术还提供了所述的SiC衬底双面生长SiC外延层的方法在制备SiC基的BJT或IGBT的外延片的应用，以制备高质量的SiC基的BJT或IGBT，并且降低成本，提高生产效率。附图说明图1是实施例一的步骤1)得到的单面外延片的示意图；图2是实施例一的步骤2)得到的单面外延片的示意图；图3是实施例一的步骤3)得到的双面外延片的示意图；图4是实施例一的步骤4)得到的双面外延片的示意图；图5是实施例二的步骤1)得到的单面外延片的示意图；图6是实施例二的步骤2)得到的单面外延片的示意图；图7是实施例二的步骤3)得到的单面外延片的示意图；图8是实施例二的步骤4)得到的双面外延片的示意图；图9是实施例二的步骤5)得到的双面外延片的示意图；图中：10是SiC衬底，11是衬底损伤层，20是第一SiC外延层，21是外延损伤层，30是第二SiC外延层，40是外延保护层。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术进行进一步的详细说明。本专利技术为了解决现有技术存在的衬底、外延层因高温操作或背面蒸镀造成双面外延质量低的不足，提供一种SiC衬底双面生长SiC外延层的方法，及其在制备SiC基的BJT或IGBT的外延片的应用。实施例一本专利技术所述的双面生长外延层的方法，在SiC衬底10的第一表面与第二表面分别生成第一SiC外延层20与第二SiC外延层30，如图1至图4所示，步骤如下：1)在SiC衬底10的第一表面生长第一SiC外延层20，得到单面外延片；2)移除SiC衬底10的第二表面的衬底损伤层11；3)翻转单面外延片，在SiC衬底10的第二表面生长第二SiC外延层30，得到双面外延片；4)移除第一SiC外延层20表面的外延损伤层21。其中，第一SiC外延层20与第二SiC外延层30可实现掺杂类型不同和/或掺杂浓度不同，以使本专利技术适配于多种不同结构半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SiC衬底双面生长SiC外延层的方法，其特征在于，步骤如下：/n1)在SiC衬底的第一表面生长第一SiC外延层，得到单面外延片；/n2)移除SiC衬底的第二表面的衬底损伤层；/n3)翻转单面外延片，在SiC衬底的第二表面生长第二SiC外延层，得到双面外延片；/n4)移除第一SiC外延层表面的外延损伤层。/n

【技术特征摘要】
1.一种SiC衬底双面生长SiC外延层的方法，其特征在于，步骤如下：
1)在SiC衬底的第一表面生长第一SiC外延层，得到单面外延片；
2)移除SiC衬底的第二表面的衬底损伤层；
3)翻转单面外延片，在SiC衬底的第二表面生长第二SiC外延层，得到双面外延片；
4)移除第一SiC外延层表面的外延损伤层。


2.根据权利要求1所述的SiC衬底双面生长SiC外延层的方法，其特征在于，步骤1)得到单面外延片后，在步骤3)之前，还包括如下步骤：
在第一SiC外延层表面形成外延保护层；
步骤4)还包括如下步骤：
先移除第一SiC外延层表面的外延保护层，露出第一SiC外延层表面的外延损伤层；然后再移除外延损伤层。


3.根据权利要求1所述的SiC衬底双面生长SiC外延层的方法，其特征在于，步骤1)之前，先在SiC衬底的第二表面形成衬底保护层；在步骤2)中，先移除衬底保护层，露出SiC衬底的第二表面的衬底损伤层；再移除衬底损伤层。


4.根据权利要求1所述的SiC衬底双面生长SiC外延层的方法，其特征在于，步骤1)中，将SiC衬底放入CVD设备中，升高温度至1550-1650℃，在SiC衬底的第一表面上生长第一SiC外延层，得到单面外延片；
步骤3)中，将单面外延片放入CVD设备中，升高温度至1550-1650℃，在SiC衬底的第二表面上生长第二SiC外延层，得到双面外延片。


5.根据权利要求1至4任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：林云昊，蔡文必，毛张文，郑元宇，张恺玄，
申请(专利权)人：厦门市三安集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35