【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體材料，特別是涉及一種p型sic材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、碳化硅(sic)具有禁帶寬度大、導(dǎo)熱性能好、電子飽和漂移速度高以及化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)等特點(diǎn)，成為制造大功率器件、高頻器件、高溫器件和抗輻照器件的重要半導(dǎo)體材料。
2、p型sic材料主要通過化學(xué)氣相沉積(cvd)法在偏軸sic襯底上進(jìn)行外延生長(zhǎng)得到。在外延生長(zhǎng)p型sic材料時(shí)，需要添加控制電特性的摻雜劑，al是p型sic材料的有效p型摻雜劑，與n型摻雜劑相比，p型摻雜劑al的離化能大，活性化率低。另外，采用傳統(tǒng)的sih4-c3h8-h2氣體體系生長(zhǎng)p型sic材料，雖然具有較高的p型摻雜效率，但生長(zhǎng)速較低，最高長(zhǎng)速只有8μm/h，對(duì)于生長(zhǎng)厚sic外延層效率較低，成本較高，若為了提高生長(zhǎng)速度而增加sih4氣體的供給量，則容易產(chǎn)生因si均相成核引起的si滴缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于此，有必要針對(duì)上述問題，提供一種p型sic材料及其制備方法，該p型sic材料的制備方法不僅有效的提高了p型摻雜效率和摻雜濃度，同時(shí)，間隔層疊設(shè)置的非摻雜sic層和摻雜sic層使制得的p型sic材料具有優(yōu)異的空穴遷移率。
2、本專利技術(shù)公開了一種p型sic材料的制備方法，包括以下步驟：
3、將sic襯底置于外延爐反應(yīng)腔室內(nèi)；
4、在所述sic襯底表面形成緩沖層；
5、向所述反應(yīng)腔室交替通入第一混合氣體以及第二混合氣體，在所述緩沖層表面形成外延層，得到p型sic材料；其中，所述
6、在一實(shí)施方式中，向所述反應(yīng)腔室交替通入第一混合氣體以及第二混合氣體的步驟包括：
7、向所述反應(yīng)腔室通入第一混合氣體形成非摻雜sic層；
8、向所述反應(yīng)腔室通入第二混合氣體形成摻雜sic層；
9、循環(huán)上述步驟5次-50次，直至形成外延層。
10、在一實(shí)施方式中，循環(huán)上述步驟5次-50次的步驟之后，還包括向所述反應(yīng)腔室通入第二混合氣體形成摻雜sic層。
11、在一實(shí)施方式中，通入第一混合氣體的步驟中，h2的流量為50slm-200slm，碳源的流量為100sccm-1000sccm，硅源的流量為200sccm-1000sccm，hcl的流量為400sccm-3000sccm；
12、及/或，通入第二混合氣體的步驟中，h2的流量為50slm-200slm，碳源的流量為100sccm-1000sccm，硅源的流量為200sccm-1000sccm，al摻雜劑的流量為20sccm-500sccm，實(shí)現(xiàn)p型摻雜濃度在5e15-1e20之間。
13、在一實(shí)施方式中，向所述反應(yīng)腔室交替通入第一混合氣體以及第二混合氣體的步驟中，溫度為1400℃-1700℃，壓力為50mbar-500mbar。
14、在一實(shí)施方式中，向所述反應(yīng)腔室交替通入第一混合氣體以及第二混合氣體的步驟之前，在所述緩沖層的表面形成n型摻雜sic層。
15、在一實(shí)施方式中，所述碳源包括ch4、c2h4或c3h8中的至少一種；所述硅源包括sicl4、sihcl3、sih2cl2、sih3cl或sih4中的至少一種，所述al摻雜劑包括三甲基鋁、三乙基鋁、三異丁基鋁中的至少一種。
16、在一實(shí)施方式中，所述sic襯底為偏向[11-20]方向夾角8°以內(nèi)的4h-sic襯底。
17、一種p型sic材料，由如上述的p型sic材料的制備方法制備得到，所述p型sic材料包括依次層疊設(shè)置的sic襯底、緩沖層以及外延層，其中，所述外延層包括間隔層疊設(shè)置的至少兩層非摻雜sic層和至少兩層摻雜sic層。
18、在一實(shí)施方式中，所述非摻雜sic層的厚度為2nm-100nm，所述摻雜sic層的厚度為2nm-50nm，摻雜濃度為5e15-1e20；
19、及/或，所述外延層的總厚度為0.2μm-5μm。
20、本專利技術(shù)提供的p型sic材料的制備方法中，交替通入第一混合氣體以及第二混合氣體，在緩沖層表面形成間隔層疊設(shè)置的非摻雜sic層和摻雜sic層，這種非摻雜sic層和摻雜sic層交替生長(zhǎng)的方式產(chǎn)生的濃度差，使載流子在空間上與其母體分離，利于載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，提高了載流子遷移率；另外，還避免了al摻雜劑與cl形成alcl3，提高了al原子并入sic晶格的幾率，從而提高了p型摻雜效率和摻雜濃度，降低了器件的導(dǎo)通電阻。另外，相比于以tcs作為反應(yīng)源氣體，以包括碳源、硅源以及hcl的第一混合氣體作為反應(yīng)源氣體，不僅能夠很好的抑制si滴缺陷的產(chǎn)生，還可以實(shí)現(xiàn)cl/si比可調(diào)，從而控制sic的生長(zhǎng)速率。
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1.一種P型SiC材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P型SiC材料的制備方法，其特征在于，向所述反應(yīng)腔室交替通入第一混合氣體以及第二混合氣體的步驟包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P型SiC材料的制備方法，其特征在于，循環(huán)上述步驟5次-50次的步驟之后，還包括向所述反應(yīng)腔室通入第二混合氣體形成摻雜SiC層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的P型SiC材料的制備方法，其特征在于，通入第一混合氣體的步驟中，H2的流量為50slm-200slm，碳源的流量為100sccm-1000sccm，硅源的流量為200sccm-1000sccm，HCl的流量為400sccm-3000sccm；
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的P型SiC材料的制備方法，其特征在于，向所述反應(yīng)腔室交替通入第一混合氣體以及第二混合氣體的步驟中，溫度為1400℃-1700℃，壓力為50mbar-500mbar。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的P型SiC材料的制備方法，其特征在于，向所述反應(yīng)腔室交替通入第一混合氣體以及第二
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的P型SiC材料的制備方法，其特征在于，所述碳源包括CH4、C2H4或C3H8中的至少一種；所述硅源包括SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl或SiH4中的至少一種，所述Al摻雜劑包括三甲基鋁、三乙基鋁或三異丁基鋁中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的P型SiC材料的制備方法，其特征在于，所述SiC襯底為偏向[11-20]方向夾角8°以內(nèi)的4H-SiC襯底。
9.一種P型SiC材料，其特征在于，由如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的P型SiC材料的制備方法制備得到，所述P型SiC材料包括依次層疊設(shè)置的SiC襯底、緩沖層以及外延層，其中，所述外延層包括間隔層疊設(shè)置的至少兩層非摻雜SiC層和至少兩層摻雜SiC層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的P型SiC材料，其特征在于，所述非摻雜SiC層的厚度為2nm-100nm，所述摻雜SiC層的厚度為2nm-50nm，摻雜濃度為5E15-1E20；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種p型sic材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的p型sic材料的制備方法，其特征在于，向所述反應(yīng)腔室交替通入第一混合氣體以及第二混合氣體的步驟包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的p型sic材料的制備方法，其特征在于，循環(huán)上述步驟5次-50次的步驟之后，還包括向所述反應(yīng)腔室通入第二混合氣體形成摻雜sic層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的p型sic材料的制備方法，其特征在于，通入第一混合氣體的步驟中，h2的流量為50slm-200slm，碳源的流量為100sccm-1000sccm，硅源的流量為200sccm-1000sccm，hcl的流量為400sccm-3000sccm；
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的p型sic材料的制備方法，其特征在于，向所述反應(yīng)腔室交替通入第一混合氣體以及第二混合氣體的步驟中，溫度為1400℃-1700℃，壓力為50mbar-500mbar。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的p型sic材料的制備方法，其特征在于，向所述反應(yīng)腔室交替通入...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹建偉，傅林堅(jiān)，周文龍，劉毅，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江求是半導(dǎo)體設(shè)備有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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