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申请/专利权人：中国电子科技集团公司第五十五研究所

摘要：本发明提供一种碳化硅沟槽结构外延填充方法，包括以下步骤：S1.使用生长实验片进行实验，确定正式片的外延生长工艺参数；S2.使用刻蚀实验片进行实验，确定氯化氢刻蚀工艺参数；S3.准备含沟槽结构的碳化硅正式片；S4.按照步骤S1确定的生长工艺参数进行生长；S5.生长结束后快速降低反应腔压力；S6.根据步骤S2确定的刻蚀工艺参数，向反应室通入氯化氢气体进行刻蚀；S7.刻蚀完成后快速降低反应腔压力；S8.重复步骤S4至步骤S7，直至达到厚度要求，即完成沟槽结构外延填充；S9.开腔取片后抛光去除多余的外延层。本发明通过设计预实验，提高精确程度，大幅加大了高深宽比沟槽结构的外延填充率，避免了沟槽结构中空洞的出现。

主权项：1.一种碳化硅沟槽结构外延填充方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.使用与待填充的碳化硅正式片沟槽结构相同的生长实验片进行实验，确定正式片的外延生长工艺参数，并获得在此条件下沟槽台面的外延沉积速率和沟槽底部的外延沉积速率，其中，确定正式片的外延生长工艺参数包括以下步骤：S11.准备与待填充的正式片具有相同沟槽结构的实验片；S12.将所述实验片置于外延系统反应室内的石墨基座上；采用氩气对反应室气体进行多次置换，向反应室通入氢气，逐渐加大氢气流量至60~120Lmin，选用氢气或者氩气作为气浮气体推动石墨基座旋转，设置反应室压力为200~400mbar，将反应室逐渐升温至生长温度1600-1700℃；S13.向反应室通入硅源和碳源，控制硅氢比小于0.08%，控制碳硅比为0.6~1.3，根据不同于沟槽结构层的掺杂类型，通入n型或者p型掺杂源，开始外延生长，生长时间为t1；S14.生长结束后，关闭生长源和掺杂源，在氢气气氛中将反应室温度降温至室温，然后将氢气排出，通过氩气对反应室内的气体进行多次置换，最终用氩气将反应室压力充气至大气压后，开腔取片；S15.将取出的实验片划片后，对其截面进行分析，获得沟槽台面上的外延沉积厚度，以及沟槽底部的外延沉积厚度，根据生长时间t1得到沟槽台面外延沉积速率,沟槽底部的外延沉积速率；S16.当时，步骤S12以及S13中的工艺参数作为正式片的外延生长工艺参数；当时，增大反应室压力，重复步骤S12至步骤S15，直至满足，将此时的工艺参数作为正式片的外延生长工艺参数；S2.使用与S1中的生长实验片相同沟槽结构、相同沉积厚度的刻蚀实验片进行实验，确定氯化氢刻蚀工艺参数，包括反应室刻蚀压力和氯氢比，并获得在此条件下的沟槽台面的刻蚀速率和沟槽底部的刻蚀速率；S3.将含沟槽结构的碳化硅正式片置于外延系统反应室内的石墨基座上，调节至步骤S1确定的生长工艺参数；S4.向反应室通入硅源和碳源，并根据不同于沟槽结构层的掺杂类型，通入n型或者p型掺杂源，按照步骤S1确定的生长工艺参数，开始外延生长，其中，生长时间为，沟槽底部的沉积厚度即为，通过控制生长时间控制沟槽底部的沉积厚度≤3μm；S5.生长结束后关闭硅源和碳源，保持氢气流量不变，快速降低反应腔压力；S6.根据步骤S2确定的刻蚀工艺参数，向反应室通入氯化氢气体，通过氯化氢辅助氢气刻蚀去除沟槽结构台面上的外延层，同时改善槽内外延层表面质量，刻蚀时间为；S7.关闭氯化氢气体，保持氢气流量不变，快速降低反应腔压力；S8.重复步骤S4至步骤S7n次，直至大于碳化硅正式片的沟槽深度，即完成沟槽结构外延填充；S9.开腔取片后抛光去除多余的外延层。

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