本申請涉及sic外延，更具體的說，涉及一種4h-sic的p型重?fù)诫s化學(xué)勢調(diào)控的生長方法。

背景技術(shù)：

1、碳化硅（sic）半導(dǎo)體材料以其高電子遷移率、高熱導(dǎo)率和寬禁帶等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用在電力器件中。近些年，隨著新能源汽車等領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，碳化硅產(chǎn)業(yè)迎來新機遇。外延層的摻雜類型與濃度是決定碳化硅器件性能的一大關(guān)鍵因素。n型摻雜的4h-sic外延技術(shù)已取得顯著進(jìn)展，可以實現(xiàn)150?mm大尺寸下的高濃度均勻摻雜。然而。p型重?fù)诫s的4h-sic的生長質(zhì)量控制仍面臨諸多技術(shù)瓶頸與挑戰(zhàn)。

2、目前，p型摻雜原子因其較大的原子半徑，在摻雜過程中易引發(fā)晶格結(jié)構(gòu)的畸變，進(jìn)而影響p型重?fù)诫s的4h-sic外延層的質(zhì)量。更為復(fù)雜的是，在大尺寸生長情況下，al的摻雜效率出現(xiàn)了顯著的下降趨勢。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N4h-sic的p型重?fù)诫s化學(xué)勢調(diào)控的生長方法，方案如下：

2、一種4h-sic的p型重?fù)诫s化學(xué)勢調(diào)控的生長方法，包括：

3、提供sic襯底；

4、對sic襯底進(jìn)行預(yù)處理；

5、通入源氣體，以在經(jīng)過預(yù)處理后的sic襯底的表面上生長p型重?fù)诫s的4h-sic外延層；源氣體包括：c源氣體、si源氣體和p型摻雜源氣體；在4h-sic外延層的生長過程中，從富c氛圍開始生長4h-sic外延層，sic襯底周期性的處于富c氛圍和富si氛圍；富c氛圍用于降低p型摻雜原子的吸附形成能，提升4h-sic外延層在sic襯底表面的吸附強度；富si氛圍用于增強已吸附的p型摻雜原子與sic晶體分子之間的成鍵能力，提高4h-sic外延層的生長速度。

6、可選地，在上述生長方法中，4h-sic外延層的生長過程包括多個生長周期，生長周期包括處于富c氛圍的第一階段和處于富si氛圍的第二階段；

7、其中，第一階段和第二階段的時長之和等于生長周期的時長，且第一階段的時長大于第二階段的時長。

8、可選地，在上述生長方法中，同一生長周期中，第一階段的時長與第二階段的時長的比值大于3，小于10。

9、可選地，在上述生長方法中，在富c氛圍下，以固定流量通入p型摻雜源氣體，在富si氛圍下停止通入p型摻雜源氣體。

10、可選地，在上述生長方法中，在富c氛圍下，c元素的化學(xué)勢大于-9.300000?ev，且小于-9.095729?ev；

11、在富si氛圍下，si元素的化學(xué)勢大于-5.742799?ev，且小于-5.419999?ev。

12、可選地，在上述生長方法中，在富c氛圍下，c原子與si原子的比值大于1，且不大于2；

13、在富si氛圍下，c原子與si原子的比值不小于0.5，且小于1。

14、可選地，在上述生長方法中，在4h-sic外延層的生長過程中，c源氣體和si源氣體中的一者流量恒定，另一者流量能夠在第一流量和第二流量之間進(jìn)行切換，以實現(xiàn)富c氛圍和富si氛圍的切換；

15、其中，第一流量不等于第二流量；第一流量與第二流量之間的切換時長小于第一流量的持續(xù)時長以及第二流量的持續(xù)時間。

16、可選地，在上述生長方法中，sic襯底在sic晶體的（0001）晶面上，沿<11-20>方向具有4°~8°的偏移角。

17、可選地，在上述生長方法中，對sic襯底進(jìn)行預(yù)處理的方法包括：

18、對生長室進(jìn)行升溫以及加壓處理之后，對sic襯底的表面進(jìn)行刻蝕處理，以消除sic襯底表面上的損傷；

19、其中，在進(jìn)行預(yù)處理的過程中，生長室具有第一壓力和第一溫度；在4h-sic外延層的生長過程中，生長室具有第二壓力和第二溫度；第一壓力大于第二壓力，第一溫度大于第二溫度。

20、可選地，在上述生長方法中，在4h-sic外延層的生長過程中，生長室內(nèi)的溫度范圍是1500℃~1700℃；生長壓力是80mbar~150mbar。

21、通過上述描述可知，本申請技術(shù)方案所提供的4h-sic的p型重?fù)诫s化學(xué)勢調(diào)控的生長方法中，基于周期性切換的富c氛圍和富si氛圍進(jìn)行p型重?fù)诫s的4h-sic外延層的生長。在4h-sic外延層的生長過程中，從富c氛圍開始4h-sic外延層的生長，在富c氛圍下能夠有效降低p型摻雜原子的吸附形成能，可以實現(xiàn)p型摻雜原子的高效吸附，可以提升4h-sic外延層在sic襯底表面的吸附強度，還可以降低p型摻雜原子所引發(fā)的晶格結(jié)構(gòu)的畸變問題；在富si氛圍下，通過補充si源，可以進(jìn)一步增強已吸附的p型摻雜原子與sic晶體分子之間的成鍵能力，使其不易脫附，從而實現(xiàn)有效的摻雜，提高摻雜效率，而且富si氛圍下能夠調(diào)控生長室內(nèi)的化學(xué)勢平衡，可以提高4h-sic外延層的生長速度。

技術(shù)特征：

1.4h-sic的p型重?fù)诫s化學(xué)勢調(diào)控的生長方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長方法，其特征在于，所述4h-sic外延層的生長過程包括多個生長周期，所述生長周期包括處于所述富c氛圍的第一階段和處于所述富si氛圍的第二階段；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生長方法，其特征在于，同一所述生長周期中，所述第一階段的時長與所述第二階段的時長的比值大于3，小于10。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生長方法，其特征在于，在所述富c氛圍下，以固定流量通入所述p型摻雜源氣體，在所述富si氛圍下停止通入所述p型摻雜源氣體。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長方法，其特征在于，在所述富c氛圍下，c元素的化學(xué)勢大于-9.300000ev，且小于-9.095729ev；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生長方法，其特征在于，在所述富c氛圍下，c原子與si原子的比值大于1，且不大于2；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長方法，其特征在于，在所述4h-sic外延層的生長過程中，所述c源氣體和所述si源氣體中的一者流量恒定，另一者流量能夠在第一流量和第二流量之間進(jìn)行切換，以實現(xiàn)所述富c氛圍和所述富si氛圍的切換；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長方法，其特征在于，所述sic襯底在sic晶體的（0001）晶面上，沿<11-20>方向具有4°~8°的偏移角。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長方法，其特征在于，對所述sic襯底進(jìn)行預(yù)處理的方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長方法，其特征在于，在所述4h-sic外延層的生長過程中，生長室內(nèi)的溫度范圍是1500℃~1700℃；生長壓力是80mbar~150mbar。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種4H?SiC的P型重?fù)诫s化學(xué)勢調(diào)控的生長方法，包括：提供SiC襯底；對SiC襯底進(jìn)行預(yù)處理；通入源氣體，以在經(jīng)過預(yù)處理后的SiC襯底的表面上生長P型重?fù)诫s的4H?SiC外延層；源氣體包括：C源氣體、Si源氣體和P型摻雜源氣體；在4H?SiC外延層的生長過程中，從富C氛圍開始生長4H?SiC外延層，SiC襯底周期性的處于富C氛圍和富Si氛圍；富C氛圍用于降低P型摻雜原子的吸附形成能，提升4H?SiC外延層在SiC襯底表面的吸附強度；富Si氛圍用于增強已吸附的P型摻雜原子與SiC晶體分子之間的成鍵能力，提高4H?SiC外延層的生長速度。本申請可以實現(xiàn)外延層的快速均勻生長。

技術(shù)研發(fā)人員：康聞宇,姚雋祺,康俊勇,陳浩南
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廈門大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6