[发明专利]一种基于共注的Ga2

说明书

本发明涉及一种基于共注的Ga2O3的P型掺杂方法，包括离子注入、后退火和表面抛光，离子注入是向半导体衬底上生长的外延层先后注入氮元素和二价金属元素并用多能量注入以形成均匀的掺杂，氮元素和二价金属元素是为了提供空穴，形成受体掺杂的杂质，同时预先氮元素的注入也会降低氧元素电负性太高引起的空穴的自陷效应，可以增加Ga2O3的P型区的空穴迁移率，同时引入的另一种受体掺杂杂质可以使受体掺杂浓度升高，后退火是通过将注入后的晶圆放入高温退火炉中以一定的温度退火以修复晶格损伤并激活掺杂元素，表面抛光是将进行过两次离子注入和退火的晶圆面向下抛光一定厚度以降低离子注入后晶圆表面的粗糙度同时消除高温退火后掺杂元素向外扩散导致的表面掺杂不均匀。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种基于共注的Ga₂O₃的P型掺杂方法。

背景技术

近年来国际上对节能减排越来越重视，这对大型电力电子设备的损耗控制和效率提升提出了更高的要求。作为电力电子设备的重要组成部分，半导体功率器件受到了业界的广泛关注。

击穿电压是半导体功率器件的重要指标，表示器件能够耐受的最大电压。功率器件从开始的硅材料器件到现在的第三代半导体材料SiC，因为其禁带宽度大特别适用于功率器件，现在对于SiC来说，其针对耐压的结构发展已经到了一个瓶颈，所以超宽禁带半导体的研究就发展起来了，其具有更大的禁带宽度以及更高的击穿场强让其对于高压的场合特别适用，其中Ga₂O₃非常有潜力成为第四代半导体，Ga₂O₃材料的N型掺杂比较容易并且也都可以控制在一个比较合理精确的范围内，但是其P型掺杂一般都无法通过注入的方法得到一个有效的可用的P型掺杂浓度，没有P型掺杂的半导体就严重限制了这种基于新型的半导体材料的功率器件的发展。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种基于共注的Ga₂O₃的P型掺杂方法，具有提高受体杂质掺杂浓度和提高空穴迁移率的优点，能够迅速解决现有的掺杂问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

根据本发明实施例提出一种基于共注的Ga₂O₃的P型掺杂方法，包括离子注入、后退火和表面抛光三个部分，其特征在于，在一个半导体衬底上生长一层N型外延，再通过注入的方式进行半导体的P型掺杂，最后再通过退火的方式进行晶格修复，其中向N型外延注入的受体掺杂元素是氮元素和二价金属元素。

优选的，所述掺杂的氮元素和二价金属元素的掺杂浓度为N型外延层的施主掺杂浓度的两个数量级及以上。

优选的，所述的注入的方式包括选用多能量注入以形成均匀掺杂。

优选的，所述的退火的方式包括采用800-1200℃及以激活受体掺杂元素并防止退火时受体掺杂元素的扩散。

优选的，所述表面抛光包括在退火结束后将注入表面进行抛光。

根据本发明实施例提出的另一种基于共注的Ga₂O₃的P型掺杂方法，其特征在于，包括以下步骤：在衬底外延层上进行高浓度的氮元素和二价金属元素注入；将晶圆放入退火炉中进行退火，修复晶格损伤并形成P型掺杂；再进行注入表面抛光。

根据本发明实施例提出的又一种基于共注的Ga₂O₃的P型掺杂方法，包括离子注入、后退火和退火后抛光三个部分，其特征在于，包括离子注入、后退火和退火后抛光，离子注入包括向半导体衬底的外延层注入氮元素和二价金属元素，所述氮元素和二价金属元素提供空穴以形成受体掺杂的杂质，后退火包括通过将注入后的衬底放入退火炉中以800-1200℃的温度退火，退火后抛光包括将退火后的表面进行抛光以消除两次注入后引起的表面粗糙度和缺陷升高。