[發明專利]一種材料外延摻雜的方法

無效

• 申請號: 201310374360.3
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103515196A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 王悅湖;孫哲;張玉明;賈仁需;張義門
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于半導體材料技術領域，尤其是涉及一種材料外延摻雜的方法。

背景技術

以SiC為代表的寬帶隙半導體材料具有禁帶寬度大、擊穿場強高、熱導率大、抗輻照能力強、化學穩定性良好等獨特的特性，使其在光電器件、高頻大功率器件、高溫電子器件等方面倍受青睞。器件的開發已經取得顯著進步，其中最引人注目的電力器件是肖特基整流器、晶閘管和功率MOSFET等。

隨著SiC材料制備技術的進展及器件工藝技術的進步，SiC器件和電路的發展也十分迅速。采用SiC材料研制的器件種類很多，如SiC二極管、SiC?JEET、SiC?MESFET、SiC?MOSFET、SiC?HBT、SiC?HEMT等。

在碳化硅的MOCVD外延工藝中，需要控制各個反應物的比例、反應條件，才能達到高質量，高速率的生長，并達到所需要的摻雜水平。只有通過合理調整生長參數，生長出缺陷少，摻雜達到預定要求的外延層，才能制作出性能符合要求的器件，現有技術中缺乏對碳化硅外延層的摻雜控制方法。

發明內容

本發明通過改變容器中氫氣、甲烷、氮氣及硅烷的量的不同，有效地解決現有技術難以控制碳化硅材料高質量摻雜的問題。

本發明提供了一種材料外延摻雜的方法，該方法具體包括如下步驟：

在含有氫氣的容器中加入碳化硅化合物并加熱，當溫度達到第一閾值后，在所述容器中加入預設流速的丙烷；

當所述容器溫度達到第二閾值后，利用所述丙烷和氫氣的混合氣體對所述碳化硅化合物進行刻蝕；

將氮氣和硅烷加入至所述容器中，并冷卻至室溫。

本發明通過控制容器中氫氣、甲烷、氮氣及硅烷的添加量，有效地解決現有技術難以控制碳化硅材料高質量摻雜的問題，而且操作簡單方便，制備的碳化硅外延層摻雜均勻，表面平整。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的碳化硅材料外延摻雜方法的流程圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

圖1示出了本發明實施例提供的一種碳化硅材料外延摻雜方法的流程，詳述如下：

在步驟S101中，在含有氫氣的容器中加入碳化硅化合物并加熱，當溫度達到第一閾值后，在容器中加入預設流速的丙烷；

在本發明的實施例中，加熱含有氫氣的容器時，當溫度達到第一閾值后加入丙烷，其中第一閾值的范圍為1350℃-1450℃。

作為本發明的一個優選實施例，含有氫氣的容器中不含有其它氣體。

對含有氫氣和碳化硅化合物的容器加熱時，應保持容器受熱均勻，而且緩慢加熱。

在步驟S102中，當容器溫度達到第二閾值后，利用丙烷和氫氣的混合氣體對碳化硅化合物進行刻蝕；

在本發明的實施例中，對碳化硅化合物進行刻蝕的前提是容器溫度達到第二閾值，其中第二閾值的范圍為1500℃-1600℃。

作為本發明的一個優選實施例，對碳化硅化合物進行刻蝕的時間最好為30-50分鐘。

在步驟S103中，將氮氣和硅烷加入至容器中，并冷卻至室溫。

作為本發明的一個優選實施例，氮氣與硅烷的添加量有限制，氮氣添加量與丙烷的比值范圍為200-210，所述硅烷的添加量與丙烷的比值范圍為2.5-3。

當加入氮氣與硅烷后，保證容器內恒溫、恒壓，外延時間根據情況設定，待外延層生長結束后，冷卻30-50分鐘。

本發明實施例通過控制容器中氫氣、甲烷、氮氣及硅烷的添加量及加熱過程的溫度，有效地解決現有技術難以控制碳化硅材料高質量摻雜的問題，而且操作簡單方便，制備的碳化硅外延層摻雜均勻，表面平整。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。