[发明专利]一种渐变式PN结材料的制备方法

说明书

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种渐变式PN结材料的制备方法，包括如下步骤：设定LPCVD的生长条件外延缓变层；生长条件通过如下方法设置：(1)设定部分生长条件；(2)设定缓变层载流子浓度的最大值a和最小值b以及对应掺杂源的最大流速c和最小流速d；(3)根据缓变层的厚度和生长速率计算得到生长时间e；(4)在通入生长气体和载气气体后，通入最大流速c的掺杂源，然后控制掺杂源的质量逐渐减少，在生长时间e结束时，控制掺杂源的质量为最小流速d。通过外延法在外延层制备缓变结技术较为容易，制备的缓变结的载流子浓度随厚度变化的线性关系较好，形成的缓变结质量较为稳定，缓变结内晶体点缺陷少，缓变结质量稳定。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种渐变式PN结材料的制备方法。

背景技术

PN(p-n junction)结具有单向导电性，是电子技术中许多器件所利用的重要特性。缓变pn结(graded p-n junction)从p区到n区掺杂浓度逐渐改变的pn结。缓变PN结在SiC器件制备过程中主要的意义在于通过改变掺杂浓度，从而改变PN结的空间电荷区宽度，改变器件的耐压情况。

在电性能上，突变结一般浅结，形成的电压比较低。缓变结由于是深结，形成的电压比较高。突变结的电容随电压变化敏感，而缓变结的电容则对电压变化先对没有那么敏感。通过缓变结的这些电学特性，我们可以设计一些具有特殊性质的器件。

制造PN结的方法有合金法、扩散法、离子注入法等。相对常规突变结来说，缓变结在离子注入、扩散等步骤的过程中较难精确控制。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种LPCVD外延法生长线性可控缓变结的PN结材料的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种渐变式PN结材料的制备方法，包括如下步骤：

设定LPCVD化学气相沉积法的生长条件外延缓变层；

生长条件通过如下方法设置：

(1)根据所需器件材料的要求的设定生长气体的碳硅比、载气气体的流速以及反应室的温度和压力；依据4H-SiC生长的难易程度、质量高低进行生长气体和反应条件的合理设置。

(2)根据所需器件材料的要求设定缓变层的载流子浓度变化的最大值a和最小值b，根据步骤(1)设定的生长条件测试计算最大值a和最小值b对应需要掺杂源的最大流速c和最小流速d；最大值a和最小值b对应需要掺杂源的最大流速c和最小流速d可以通过事前的实验记录进行确定，也可以通过建立载流子浓度-掺杂源质量的变化模型，通过该变化模型确定最大流速c和最小流速d，流速为质量流速或体积流速；

(3)根据步骤(1)设定的生长条件测试计算缓变层的生长速率，根据所需器件材料的要求设定缓变层的厚度，根据缓变层的厚度和生长速率计算得到生长时间e；缓变层的生长速率可以通过事前的实验记录进行确定，也可以通过建立模型进行计算；

(4)在通入生长气体和载气气体后，通入最大流速c的掺杂源，然后控制掺杂源的质量在生长时间e内逐渐减少，在生长时间e结束时，控制掺杂源的质量为最小流速d。

本发明在高温低压情况下，通过调整掺杂源在生长过程中的掺杂量从而实现载流子浓度变化，与常规制造PN结的合金法、扩散法、离子注入法相比，通过外延法在外延层制备缓变结技术较为容易，制备的缓变结的载流子浓度随厚度变化的线性关系较好，形成的缓变结质量较为稳定，缓变结内晶体点缺陷少，缓变结质量稳定，厚度控制精度高，可以控制在±0.1μm以内。