一种增强型SiC异质结晶体管外延结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种增强型SiC异质结晶体管外延结构及其制备方法，所述增强型SiC异质结晶体管外延结构由下至上依次包括：SiC衬底层、N型高掺杂4H

【技术实现步骤摘要】
一种增强型SiC异质结晶体管外延结构及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体
，涉及一种增强型SiC异质结晶体管外延结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]以SiC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。
[0003]在SiC多型体中，3C
‑
SiC、4H
‑
SiC、6H
‑
SiC等晶型应用最广泛，3C
‑
SiC禁带宽度为2.3eV，4H
‑
SiC的禁带宽度高达3.2eV，禁带宽度差达0.9eV，由于禁带宽度相差大，3C
‑
SiC与4H
‑
SiC形成的异质结器件具有很大的潜力。
[0004]然而，在3C
‑
SiC/4H
‑
SiC异质结结构应用于场效应晶体管器件时，在关态情况下，器件源端接地，栅极加载负压，漏端加载正电压时，器件体材料漏电路径主要是先垂直通过4H
‑
SiC外延层，然后水平通过4H
‑
SiC衬底与4H
‑
SiC外延缓冲层界面。因此，传统生长3C
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SiC/4H
‑
SiC异质结结构都基于半绝缘衬底，然而半绝缘SiC衬底价格昂贵，因此使用价格相对较低的高掺杂导电性SiC衬底是未来发展方向。
[0005]然而目前高掺杂导电性SiC衬底都存在小面生长，衬底浓度不均匀性很大，如图3所示。小面即生长界面平行(0001)面的部分，在小面上无法进行台阶流生长，而且(0001)面也是最容易进行氮掺杂的晶面，因此会在衬底上呈现较深的颜色。衬底上颜色的深浅，主要是氮含量决定，颜色越深，氮含量越多，电阻率越低。因此，小面上生长的外延层制成的3C
‑
SiC/4H
‑
SiC异质结器件，漏电较正常晶面要大很多。因此，亟需提高4H
‑
SiC外延层的的抗压能力。
[0006]通常4H
‑
SiC/3C
‑
SiC异质结在材料制备完成时，已经形成高密度的二维电子气导通沟道，这样的材料制备的场效应晶体管器件都是耗尽型器件，在栅极加负偏压时器件才能处于关断状态，是一种常开器件，器件一直饱受可靠性问题。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种增强型SiC异质结晶体管外延结构及其制备方法，通过在4H
‑
SiC/3C
‑
SiC异质结耗尽型基础上生长P型3C
‑
SiC形成增强型器件，提高器件可靠性。
[0008]本专利技术采取的技术方案如下：
[0009]一种增强型SiC异质结高晶体管外延结构，所述增强型SiC异质结晶体管外延结构由下至上依次包括：SiC衬底层、N型高掺杂4H
‑
SiC缓冲层、N型低掺杂4H
‑
SiC缓冲层、掺V高阻4H
‑
SiC缓冲层、掺V高阻4H
‑
SiC漂移层、4H
‑
SiC沟道层、3C
‑
SiC势垒层、P型3C
‑
SiC层。
[0010]所述衬底层为正轴N型SiC衬底层。
[0011]所述N型高掺杂4H
‑
SiC缓冲层的厚度为0.5～1μm，N的掺杂浓度为5
×
10
17
cm
‑3～2
×
10
18
cm
‑3。
[0012]所述N型低掺杂4H
‑
SiC缓冲层的厚度为1～2μm，N的掺杂浓度为8
×
10
15
cm
‑3～2
×
10
16
cm
‑3。
[0013]所述掺V高阻4H
‑
SiC缓冲层的厚度为5～10μm；V的掺杂浓度为1
×
10
15
cm
‑3～5
×
10
15
cm
‑3。
[0014]所述掺V高阻4H
‑
SiC漂移层的厚度为5～10μm；V的掺杂浓度为1
×
10
16
cm
‑3～5
×
10
16
cm
‑3。
[0015]所述4H
‑
SiC沟道层的厚度为1～2μm。
[0016]所述3C
‑
SiC势垒层的厚度为5～10μm。
[0017]所述P型3C
‑
SiC层的厚度为0.2～1μm。
[0018]本专利技术还提供了所述的增强型SiC异质结晶体管外延结构的制备方法，包括以下步骤：
[0019](1)原位刻蚀SiC衬底，得到SiC衬底层；
[0020](2)在SiC衬底层上生长N型高掺杂4H
‑
SiC缓冲层；
[0021](3)在N型高掺杂4H
‑
SiC缓冲层上生长N型低掺杂4H
‑
SiC缓冲层；
[0022](4)在N型低掺杂4H
‑
SiC缓冲层上生长掺V高阻4H
‑
SiC缓冲层；
[0023](5)在掺V高阻4H
‑
SiC缓冲层上生长掺V高阻4H
‑
SiC漂移层；
[0024](6)在掺V高阻4H
‑
SiC外延层上生长4H
‑
SiC沟道层；
[0025](7)在4H
‑
SiC沟道层上生长3C
‑
SiC势垒层；
[0026](8)在3C
‑
SiC势垒层之上生长P型3C
‑
SiC层。
[0027]所述掺V高阻4H
‑
SiC缓冲层的生长方法为：分别以160～240slm、80～500sccm、80～500sccm和5～20sccm的流量通入载气H2、含氯的硅源气体、碳源和VCl4，于1700～1750℃温度和50～200mbar压力下进行生长。
[0028]所述掺V高阻4H
‑
SiC漂移层的生长方法为：分别以160～240slm、80～500sccm、80～500sccm和30～60sccm的流量通入载气H2、含氯的硅源气体、碳源和VCl4，于1700～1750℃温度和50～200mbar压力下进行生长。
[0029]本专利技术还提供了一种含所述增强型SiC异质结晶体管外延结构的器件，该器件中在所述增强型SiC异质结高电子迁移率晶体管外延结构的3C
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强型SiC异质结晶体管外延结构，其特征在于，所述增强型SiC异质结晶体管外延结构由下至上依次包括：SiC衬底层、N型高掺杂4H
‑
SiC缓冲层、N型低掺杂4H
‑
SiC缓冲层、掺V高阻4H
‑
SiC缓冲层、掺V高阻4H
‑
SiC漂移层、4H
‑
SiC沟道层、3C
‑
SiC势垒层、P型3C
‑
SiC层。2.根据权利要求1所述的增强型SiC异质结晶体管外延结构，其特征在于，所述N型高掺杂4H
‑
SiC缓冲层的厚度为0.5～1μm，N的掺杂浓度为5
×
10
17
cm
‑3～2
×
10
18
cm
‑3。3.根据权利要求1所述的增强型SiC异质结晶体管外延结构，其特征在于，所述N型低掺杂4H
‑
SiC缓冲层的厚度为1～2μm，N的掺杂浓度为8
×
10
15
cm
‑3～2
×
10
16
cm
‑3。4.根据权利要求1所述的增强型SiC异质结晶体管外延结构，其特征在于，所述掺V高阻4H
‑
SiC缓冲层的厚度为5～10μm；V的掺杂浓度为1
×
10
15
cm
‑3～5
×
10
15
cm
‑3。5.根据权利要求1所述的增强型SiC异质结晶体管外延结构，其特征在于，所述掺V高阻4H
‑
SiC漂移层的厚度为5～10μm；V的掺杂浓度为1
×
10
16
cm
‑3～5
×
10
16
cm
‑3。6.根据权利要求1所述的增强型SiC异质结晶体管外延结构，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：左万胜，袁松，胡新星，仇成功，刘敏，胡涵，赵海明，钮应喜，
申请(专利权)人：芜湖启迪半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：