[发明专利]一种｛03-38｝面碳化硅外延及其生长方法

说明书

本发明公开了一种{03‑38}面碳化硅外延及其生长方法，通过使用双(三甲基硅基)甲烷作为Si源和C源，降低生长温度从而降低Z1/2中心；该生长方法制备的{03‑38}面碳化硅外延的结构为由上至下依次包括：正轴{03‑38}面SiC衬底、4H‑SiC缓冲层、4H‑SiC漂移层。

技术领域

本发明属于半导体材料技术领域，具体涉及一种｛03-38｝面碳化硅外延及其生长方法。

背景技术

以SiC材料为代表的第三代宽带隙半导体材料具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移等特点，特别适合制作高温、高压、高频、大功率、抗辐照等半导体器件。

SiC具有多个晶面，不同晶面有着不同的特性，在{0001}晶面上，沿c轴0001指向的，该晶面被称为Si晶面，而在{000-1}晶面上，沿c轴000-1指向的，该晶面被称为C晶面。除了Si和C晶面外，垂直{0001}晶面的{11-20}晶面被称为A晶面，另外一个垂直{0001}晶面的{1-100}晶面被称为M晶面。还有一个典型的非基矢面{03-38}晶面，是从{0001}向{01-10}倾斜54.7度得到的。

基于4H-SiC Si晶面外延通过竞位原理可实现低的背景掺杂，目前受到广泛应用。硅面SiC材料在制备MOSFET器件时，受到氧化速度慢及沟道电阻高的性能的制约，因此，其他晶面的研究开始了引起关注。

｛03-38｝面的界面态密度比Si面低4～8倍，因此，在｛03-38｝面生长的外延层制成的MOSFET器件具有低的沟道电阻，同时｛03-38｝管面生长窗口宽，C/Si可以在0.6～5范围内表面都较好，而且表面free SF和微管等优点，但该面Z1/2中心却明显高于标准晶面，Z1/2中心直接决定载流子的寿命，这将严重制约｛03-38｝外延层在双极性器件上的应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种｛03-38｝面碳化硅外延及其生长方法，通过使用双（三甲基硅基）甲烷作为Si源和C源，降低生长温度从而降低Z1/2中心，提高载流子寿命，由于Si-C键长（188pm）比Si-H（147pm）长、Si-C键能（292 KJ/mol）比Si-H键能（313KJ/mol）低，生长温度较现在TCS体系或SiH₄体系低200～300℃，可显著降低Z1/2中心，提高载流子寿命。

本发明采取的技术方案为：

一种｛03-38｝面碳化硅外延生长方法，所述生长方法包括以下步骤：

（1）对正轴｛03-38｝面SiC衬底进行原位刻蚀；

（2）通入H₂、双（三甲基硅基）甲烷、N型掺杂剂和HCl，于1350～1550℃温度和50～500mbar压力下生长4H-SiC缓冲层；

（3）通入H₂、双（三甲基硅基）甲烷、N型掺杂剂和HCl，于1350～1550℃温度和50～500mbar压力下在4H-SiC缓冲层上生长4H-SiC漂移层。

进一步地，步骤（2）中，所述4H-SiC缓冲层的厚度为0.1～0.2μm；

步骤（2）中，所述4H-SiC缓冲层的掺杂浓度为1×10¹⁷～9×10¹⁸cm^-3。

所述步骤（2）和步骤（3）中，所述N型掺杂剂为N₂。

步骤（2）中，所述H₂、双（三甲基硅基）甲烷、N型掺杂剂、HCl的流量分别为200～1000slm、100～300sccm和50～100sccm。

步骤（3）中，所述4H-SiC漂移层的厚度为5～200μm；