[发明专利]碳化硅外延结构及其制造方法

说明书

本公开提供了一种碳化硅外延结构及其制造方法，属于半导体技术领域。所述碳化硅外延结构包括基底以及依次层叠在所述基底上的界面处理层、成核层和SiC厚层，所述基底包括多个周期交替生长的GaN层和AlN层，所述界面处理层包括依次层叠的第一子层和第二子层，所述第一子层为未掺杂的SiC层，所述第二子层为掺Si的SiC层，所述成核层为表面具有多个三角锥状凸起的SiC层，所述SiC厚层的厚度为80～100um。采用该碳化硅外延结构可以生长较厚的SiC层，并保证生长出的SiC外延结构的质量。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，特别涉及一种碳化硅外延结构及其制造方法。

背景技术

碳化硅(SiC)由于具有高热导率，高击穿电压，高饱和载流子浓度，而受到越来越多的关注，被广泛用于各种功率转换器件中。

相关技术中，通常是采用硅片作为基底，在硅片上外延生长SiC层。但是，硅片和SiC材料的晶格常数及热膨胀系数存在差异，易使得SiC膜内出现拉应力，衬底出现压应力。随着膜厚增加应力积聚也会快速增加，而由于SiC外延生长时的生长温度较高，高温生长会进一步加剧应力积聚，严重时还会出现裂片等问题。因此，在硅片上很难生长几十甚至上百微米的较厚的SiC。

发明内容

本公开实施例提供了一种碳化硅外延结构及其制造方法，可以生长较厚的SiC层，并保证生长出的SiC外延结构的质量。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种碳化硅外延结构，所述碳化硅外延结构包括基底以及依次层叠在所述基底上的界面处理层、成核层和SiC厚层，所述基底包括多个周期交替生长的GaN层和AlN层，所述界面处理层包括依次层叠的第一子层和第二子层，所述第一子层为未掺杂的SiC层，所述第二子层为掺Si的SiC层，所述成核层为表面具有多个三角锥状凸起的SiC层，所述SiC厚层的厚度为80-100um。

可选地，所述界面处理层的厚度为20～50nm。

可选地，所述界面处理层中第一子层和第二子层的厚度比为1：1～1：5。

可选地，所述界面处理层中第二子层中Si的掺杂浓度为10¹⁷～10¹⁸cm^-3。

可选地，所述成核层表面的所述多个三角锥状凸起之间的间距为2～50um。

可选地，所述基底包括依次交替生长的n+1个GaN层和n个AlN层，20≤n≤50。

可选地，所述基底中GaN层和AlN层的厚度比为1：1～1：5。

可选地，所述碳化硅外延片还包括位于所述成核层和SiC厚层之间的过渡层，所述过渡层为经过高温处理的SiC层，所述过渡层的厚度为20～80um。

另一方面，提供了一种碳化硅外延结构的制造方法，所述制造方法包括：

提供一基底，所述基底包括多个周期交替生长的GaN层和AlN层；

在所述基底上生长界面处理层，所述界面处理层包括依次层叠的第一子层和第二子层，所述第一子层为未掺杂的SiC层，所述第二子层为掺Si的SiC层；

在所述界面处理层上依次生长成核层和SiC厚层，所述成核层为表面具有多个三角锥状凸起的SiC层，所述SiC厚层的厚度为80～100um。

可选地，所述提供一基底，包括：

在硅片上依次生长缓冲层、N型氮化镓层和超晶格层，所述超晶格层包括多个周期交替生长的GaN层和AlN层；

采用电化学方法腐蚀掉N型氮化镓层，去除生长有所述缓冲层的所述硅片，得到所述超晶格层；

将所述超晶格层作为所述基底。