[发明专利]一种SiC超高压PiN二极管器件材料的制备方法

权利要求书

1.一种SiC超高压PiN二极管器件材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

S001：将SiC单晶衬底放在反应腔内，将反应腔加热1550℃-1700℃，同时通入氢气以清洁SiC单晶衬底表面，且同时蚀刻该SiC单晶衬底表面，释放SiC单晶衬底表面的应力；

S002：在SiC单晶衬底之上生长调制的形成具有多层渐变厚度和掺杂浓度的缓冲层；于S002中，导入氢气作为载气状态下，进一步向反应腔内同时导入作为反应前驱气体的含硅的气体及含碳的气体和作为掺杂气体的氮气或三甲基铝，其中，含硅的气体包括硅烷或者三氯氢硅，含碳的气体包括丙烷或者乙烷，再通过卤化物CVD法，在SiC单晶衬底的表面上生长调制的具有多层渐变厚度和掺杂浓度的所述的缓冲层，且在每层缓冲层生长之前均会排空反应腔中的生长气体，关闭前驱气体，采用氢气或烷烃气体蚀刻SiC单晶衬底表面，进一步释放SiC单晶衬底表面应力；所述缓冲层总厚度TB介于1-8微米，且满足递增条件：第一层缓冲层厚度TB1<第二层缓冲层厚度TB2<…<第n层缓冲层厚度TBn；所述缓冲层的掺杂浓度介于1-8E18cm^-3，且满足递减条件：第一层缓冲层掺杂浓度DB1>第二层缓冲层掺杂浓度DB2>…>第n层缓冲层掺杂浓度DBn；每层缓冲层的生长速率满足递增条件：GRB1<GRB2<…<GRBn；每层缓冲层的碳硅比满足递增条件：CSRB1<CSRB2<…<CSRBn；

S003：在缓冲层之上生长具有多层渐变厚度的漂移层；每层漂移层厚度逐层递增，且保持掺杂浓度不变，每层漂移层碳硅比逐层递增且均小于1；

S004：在漂移层之上生长P+帽层；

S005：退火，降温，取片。

2.根据权利要求1所述的一种SiC超高压PiN二极管器件材料的制备方法，其特征在于：于S001中，将SiC单晶衬底放在反应腔内，在将反应腔加热1550℃-1700℃之前，反应腔内为真空环境，并通过化学气相沉积法在SiC单晶衬底上生成SiC外延层，然后进行真空排气直到反应腔内的真空度为1×10^-3Pa或以下，其中，所述SiC单晶衬底为N型六方相、棱方相或立方相碳化硅单晶体材料，载流子浓度大于或等于2E18cm^-3。

3.根据权利要求1所述的一种SiC超高压PiN二极管器件材料的制备方法，其特征在于：于S003中，在每层漂移层生长之前都会排空反应腔中的生长气体，关闭前驱气体，采用氢气或烷烃气体蚀刻晶片表面，进一步释放晶片表面应力。

4.根据权利要求1所述的一种SiC超高压PiN二极管器件材料的制备方法，其特征在于：每层漂移层的生长速率逐层递增至100微米/小时。

5.根据权利要求1所述的一种SiC超高压PiN二极管器件材料的制备方法，其特征在于：于S004中，在生长所述P+帽层之前会排空反应腔中的生长气体，关闭前驱气体，采用氢气或烷烃气体蚀刻晶片表面，进一步释放晶片表面应力。

6.根据权利要求5所述的一种SiC超高压PiN二极管器件材料的制备方法，其特征在于：所述P+帽层的厚度小于或等于2微米，其P型载流子浓度大于或等于1E19cm^-3数量级。

7.根据权利要求1所述的一种SiC超高压PiN二极管器件材料的制备方法，其特征在于：于S005中，退火降温至900摄氏度，排空反应腔中的生长气体，通入纯化过的氩气，将反应腔压力恢复至1个大气压，再取出晶片。