一种提高碳化硅外延片载流子寿命的方法技术

本发明专利技术提供一种提高碳化硅外延片载流子寿命的方法，包括以下步骤：S1.将硅面碳化硅衬底置于石墨基座上；S2.调节反应室内条件并生长缓冲层；S3.保持生长温度和压力不变，降低C/Si比，之后以线性渐变的方式提高C/Si比进行第1次生长；S4.保持生长温度和压力不变，继续进行n次速率切换梯度层生长；S5.调节反应室内条件并完成外延层的生长；S6.完成外延层生长后，关闭生长源和掺杂源，最终用氩气将反应室压力充气至大气压后，开腔取片。本发明专利技术通过采用阶梯式生长提镀层的方法，优化了梯度层设计，达到补偿缓冲层产生的碳空位和抑制梯度层碳空位形成的目的，大幅提高了碳化硅外延片的载流子寿命。子寿命。子寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种提高碳化硅外延片载流子寿命的方法


[0001]本专利技术属于半导体材料
，具体涉及一种提高碳化硅外延片载流子寿命的方法。

技术介绍

[0002]碳化硅(SiC)作为第三代宽禁带半导体材料，具有优异的材料性能，在高温、高频、大功率、抗辐射等领域具有巨大的应用潜力，尤其是4H
‑
SiC双极型器件由于电导调制的特性，可实现超高的耐压的同时具有超低的导通电阻，尤其适用于高压和超高压领域应用。
[0003]超高压电力电子器件(＞10kV)用超厚低掺杂外延材料中载流子寿命的调控对于实现低功耗的双极型器件至关重要。研究表明低少子寿命对器件来说非常不利，它会显著增大SiC基IGBT器件的开态电阻，导致器件功耗增加。碳化硅同质外延过程中会形成碳空位缺陷，引入深能级缺陷，这种深能级缺陷会成为载流子的复合中心，造成外延层载流子寿命降低，无法实现有效的电导调制。
[0004]为了使4H
‑
SiC高压电力电子器件达到工程化应用的要求，首先需要解决SiC厚层外延中载流子寿命太短的问题。目前国际上主要采用对碳化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高碳化硅外延片载流子寿命的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将选取的偏向<11
‑
20>方向4
°
或者8
°
的硅面碳化硅衬底置于SiC外延系统反应室内的石墨基座上；S2.采用氩气对反应室气体进行置换，之后向反应室中通入氢气，以C/Si比为R0向反应室通入硅源和碳源作为生长源，并通入n型或者p型掺杂源，将反应室逐渐升温至外延生长温度，选用氢气或者氩气作为气浮气体推动石墨基座旋转，生长缓冲层；S3.保持生长温度和压力不变，降低C/Si比至R
1L
，之后以线性渐变的方式提高C/Si比至R
1H
，进行第1次速率切换梯度层生长，所述R
1L
小于R0，所述R
1H
大于R0；S4.保持生长温度和压力不变，继续进行n次速率切换梯度层生长，直至R
nH
大于外延层生长的C/Si比时停止梯度层的生长，其中第i次速率切换梯度层生长为：先降低C/Si比至R
iL
，之后以线性渐变的方式提高C/Si比至R
iH
，所述R
iL
小于R
(i
‑
1)H
，所述R
iH
大于R
(i
‑
1)H

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志飞，李赟，王翼，周平，李忠辉，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：