[发明专利]碳化硅PIN微结构的制作方法

权利要求书

1.一种碳化硅PiN微结构的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：取一n型碳化硅衬底；

步骤2：对n型碳化硅衬底的表面进行氢气刻蚀；

步骤3：在n型碳化硅衬底上生长n^-型变浓度缓冲层；

步骤4：在n^-型变浓度缓冲层上外延生长本征外延层；

步骤5：采用离子注入法，在本征外延层上制备P型层；

步骤6：退火，完成碳化硅PiN微结构的制作。

2.根据权利要求1所述的碳化硅PiN微结构的制作方法，其中所用n型碳化硅衬底为n型六方相、棱方相或立方相的碳化硅单晶体材料，载流子浓度为10¹⁸-10²¹。

3.根据权利要求1所述的碳化硅PiN微结构的制作方法，其中n^-型变浓度缓冲层的厚度为2-6微米，掺杂浓度沿n型碳化硅衬底的法线方向线性递减，其靠近n型碳化硅衬底表面处的掺杂浓度为10¹⁶-10¹⁸，其表面处掺杂浓度为10¹⁴-10¹⁵。

4.根据权利要求1所述的碳化硅PiN微结构的制作方法，其中本征外延层的掺杂浓度为10¹³-10¹⁵，厚度6-14微米。

5.根据权利要求1所述的碳化硅PiN微结构的制作方法，其中在本征外延层上制备的P型层，是通过在本征外延层表面注入Al离子形成的，该p型层的厚度为80-150纳米，其p型载流子浓度为10¹⁸-10²⁰。

6.根据权利要求1所述的碳化硅PiN微结构的制作方法，其中n^-型变浓度缓冲层、本征外延层和p型层三者晶型、取向与n型碳化硅衬底一致。

7.根据权利要求1所述的碳化硅PiN微结构的制作方法，其中氢气刻蚀n型碳化硅衬底，所用刻蚀压力为40毫托-100托，温度为1350-1550℃，氢气流量为5-20标准升/分钟，刻蚀时间为10-60分钟。

8.根据权利要求1所述的碳化硅PiN微结构的制作方法，其中生长n^-型变浓度缓冲层时，生长压力为40毫托-100托，生长温度为1500-1550℃，在低于生长温度20-50℃时通入流量为1-10标准毫升/分钟的碳源，所用碳源为含碳的无氧高纯气体，n型碳化硅衬底以5-20℃/分钟的速率加热至生长温度；按碳、硅原子摩尔比为1-2的比例通入硅源，所用硅源为含硅的无氧高纯气体，n^-型变浓度缓冲层生长时氢气流量为5-20标准升/分钟，生长时间是40-80min。

9.根据权利要求1所述的碳化硅PiN微结构的制作方法，其中生长本征外延层时，生长压力为40毫托-100托，生长温度为1500-1550℃，在低于生长温度20-50℃时通入流量为1-10标准毫升/分钟的碳源，所用碳源为含碳的无氧高纯气体，n型碳化硅衬底以5-20℃/分钟的速率加热至生长温度；按碳、硅原子摩尔比为1-2的比例通入硅源，所用硅源为含硅的无氧高纯气体，n^-型变浓度缓冲层生长时氢气流量为5-20标准升/分钟，生长时间是100-150min。

10.根据权利要求1所述的碳化硅PiN微结构的制作方法，其中离子注入形成p型层时，注入工艺为多步离子注入，所注入的离子为Al离子。