[發(fā)明專利]碳化硅外延結(jié)構(gòu)及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111004799.8
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113990940B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王群;葛永暉;王江波;董彬忠;李鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 華燦光電（浙江）有限公司
• 主分類號: H01L29/267
• 分類號: H01L29/267;H01L21/02;C30B29/36;C30B25/18;C30B29/40;C30B28/14
• 代理公司: 北京三高永信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11138
• 代理人: 呂耀萍

本公開提供了一種碳化硅外延結(jié)構(gòu)及其制造方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。所述碳化硅外延結(jié)構(gòu)包括基底以及依次層疊在所述基底上的界面處理層、成核層和SiC厚層，所述基底包括多個周期交替生長的GaN層和AlN層，所述界面處理層包括依次層疊的第一子層和第二子層，所述第一子層為未摻雜的SiC層，所述第二子層為摻Si的SiC層，所述成核層為表面具有多個三角錐狀凸起的SiC層，所述SiC厚層的厚度為80～100um。采用該碳化硅外延結(jié)構(gòu)可以生長較厚的SiC層，并保證生長出的SiC外延結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種碳化硅外延結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)

碳化硅(SiC)由于具有高熱導(dǎo)率，高擊穿電壓，高飽和載流子濃度，而受到越來越多的關(guān)注，被廣泛用于各種功率轉(zhuǎn)換器件中。

相關(guān)技術(shù)中，通常是采用硅片作為基底，在硅片上外延生長SiC層。但是，硅片和SiC材料的晶格常數(shù)及熱膨脹系數(shù)存在差異，易使得SiC膜內(nèi)出現(xiàn)拉應(yīng)力，襯底出現(xiàn)壓應(yīng)力。隨著膜厚增加應(yīng)力積聚也會快速增加，而由于SiC外延生長時的生長溫度較高，高溫生長會進一步加劇應(yīng)力積聚，嚴重時還會出現(xiàn)裂片等問題。因此，在硅片上很難生長幾十甚至上百微米的較厚的SiC。

發(fā)明內(nèi)容

本公開實施例提供了一種碳化硅外延結(jié)構(gòu)及其制造方法，可以生長較厚的SiC層，并保證生長出的SiC外延結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。所述技術(shù)方案如下：

一方面，提供了一種碳化硅外延結(jié)構(gòu)，所述碳化硅外延結(jié)構(gòu)包括基底以及依次層疊在所述基底上的界面處理層、成核層和SiC厚層，所述基底包括多個周期交替生長的GaN層和AlN層，所述界面處理層包括依次層疊的第一子層和第二子層，所述第一子層為未摻雜的SiC層，所述第二子層為摻Si的SiC層，所述成核層為表面具有多個三角錐狀凸起的SiC層，所述SiC厚層的厚度為80-100um。

可選地，所述界面處理層的厚度為20～50nm。

可選地，所述界面處理層中第一子層和第二子層的厚度比為1：1～1：5。

可選地，所述界面處理層中第二子層中Si的摻雜濃度為10¹⁷～10¹⁸cm^-3。

可選地，所述成核層表面的所述多個三角錐狀凸起之間的間距為2～50um。

可選地，所述基底包括依次交替生長的n+1個GaN層和n個AlN層，20≤n≤50。

可選地，所述基底中GaN層和AlN層的厚度比為1：1～1：5。

可選地，所述碳化硅外延片還包括位于所述成核層和SiC厚層之間的過渡層，所述過渡層為經(jīng)過高溫處理的SiC層，所述過渡層的厚度為20～80um。

另一方面，提供了一種碳化硅外延結(jié)構(gòu)的制造方法，所述制造方法包括：

提供一基底，所述基底包括多個周期交替生長的GaN層和AlN層；

在所述基底上生長界面處理層，所述界面處理層包括依次層疊的第一子層和第二子層，所述第一子層為未摻雜的SiC層，所述第二子層為摻Si的SiC層；

在所述界面處理層上依次生長成核層和SiC厚層，所述成核層為表面具有多個三角錐狀凸起的SiC層，所述SiC厚層的厚度為80～100um。

可選地，所述提供一基底，包括：

在硅片上依次生長緩沖層、N型氮化鎵層和超晶格層，所述超晶格層包括多個周期交替生長的GaN層和AlN層；

采用電化學(xué)方法腐蝕掉N型氮化鎵層，去除生長有所述緩沖層的所述硅片，得到所述超晶格層；

將所述超晶格層作為所述基底。