[发明专利]一种材料外延掺杂的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体材料技术领域，尤其是涉及一种材料外延掺杂的方法。

背景技术

以SiC为代表的宽带隙半导体材料具有禁带宽度大、击穿场强高、热导率大、抗辐照能力强、化学稳定性良好等独特的特性，使其在光电器件、高频大功率器件、高温电子器件等方面倍受青睐。器件的开发已经取得显著进步，其中最引人注目的电力器件是肖特基整流器、晶闸管和功率MOSFET等。

随着SiC材料制备技术的进展及器件工艺技术的进步，SiC器件和电路的发展也十分迅速。采用SiC材料研制的器件种类很多，如SiC二极管、SiC JEET、SiC MESFET、SiC MOSFET、SiC HBT、SiC HEMT等。

在碳化硅的MOCVD外延工艺中，需要控制各个反应物的比例、反应条件，才能达到高质量，高速率的生长，并达到所需要的掺杂水平。只有通过合理调整生长参数，生长出缺陷少，掺杂达到预定要求的外延层，才能制作出性能符合要求的器件，现有技术中缺乏对碳化硅外延层的掺杂控制方法。

发明内容

本发明通过改变容器中氢气、甲烷、氮气及硅烷的量的不同，有效地解决现有技术难以控制碳化硅材料高质量掺杂的问题。

本发明提供了一种材料外延掺杂的方法，该方法具体包括如下步骤：

在含有氢气的容器中加入碳化硅化合物并加热，当温度达到第一阈值后，在所述容器中加入预设流速的丙烷；

当所述容器温度达到第二阈值后，利用所述丙烷和氢气的混合气体对所述碳化硅化合物进行刻蚀；

将氮气和硅烷加入至所述容器中，并冷却至室温。

本发明通过控制容器中氢气、甲烷、氮气及硅烷的添加量，有效地解决现有技术难以控制碳化硅材料高质量掺杂的问题，而且操作简单方便，制备的碳化硅外延层掺杂均匀，表面平整。

附图说明

图1为本发明实施例提供的碳化硅材料外延掺杂方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的一种碳化硅材料外延掺杂方法的流程，详述如下：

在步骤S101中，在含有氢气的容器中加入碳化硅化合物并加热，当温度达到第一阈值后，在容器中加入预设流速的丙烷；

在本发明的实施例中，加热含有氢气的容器时，当温度达到第一阈值后加入丙烷，其中第一阈值的范围为1350℃-1450℃。

作为本发明的一个优选实施例，含有氢气的容器中不含有其它气体。

对含有氢气和碳化硅化合物的容器加热时，应保持容器受热均匀，而且缓慢加热。

在步骤S102中，当容器温度达到第二阈值后，利用丙烷和氢气的混合气体对碳化硅化合物进行刻蚀；

在本发明的实施例中，对碳化硅化合物进行刻蚀的前提是容器温度达到第二阈值，其中第二阈值的范围为1500℃-1600℃。

作为本发明的一个优选实施例，对碳化硅化合物进行刻蚀的时间最好为30-50分钟。

在步骤S103中，将氮气和硅烷加入至容器中，并冷却至室温。

作为本发明的一个优选实施例，氮气与硅烷的添加量有限制，氮气添加量与丙烷的比值范围为200-210，所述硅烷的添加量与丙烷的比值范围为2.5-3。

当加入氮气与硅烷后，保证容器内恒温、恒压，外延时间根据情况设定，待外延层生长结束后，冷却30-50分钟。

本发明实施例通过控制容器中氢气、甲烷、氮气及硅烷的添加量及加热过程的温度，有效地解决现有技术难以控制碳化硅材料高质量掺杂的问题，而且操作简单方便，制备的碳化硅外延层掺杂均匀，表面平整。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。