新型多层结构碳化硅光电导开关及其制备方法

摘要

本发明公开一种新型多层结构碳化硅光电导开关及其制备方法，属于宽禁带半导体技术领域。它包括衬底，所述的衬底由钒掺杂形成的半绝缘碳化硅晶片或本征碳化硅晶片构成，在所述衬底的硅面上有一层导电类型的第一掺杂层，掺杂类型为N型；所述衬底的碳面上有两层导电类型的掺杂层，从内到外依次为：第二掺杂层和第三掺杂层，所述的第二掺杂层掺杂类型为P型，所述第三掺杂层掺杂类型为N型；所述硅面一侧设置有开关的阳极，所述的碳面的一侧设置有开关的阴极。本发明的碳化硅光电导开关在提高开关击穿电压的同时并没有降低开关的导通特性。

主权项

新型多层结构碳化硅光电导开关，它包括衬底(1)，所述的衬底(1)由钒掺杂形成的半绝缘碳化硅晶片或本征碳化硅晶片构成，其特征在于：在所述衬底(1)的硅面上有一层导电的第一掺杂层(2)，掺杂类型为N型；所述衬底(1)的碳面上有两层导电的掺杂层，从内到外依次为：第二掺杂层(3)和第三掺杂层(4)，所述的第二掺杂层(3)掺杂类型为P型，所述的第三掺杂层(4)掺杂类型为N型；所述硅面一侧设置有开关的阳极(5)，所述的碳面的一侧设置有开关的阴极(6)；所述的新型多层结构碳化硅光电导开关为使用以下方法所制得的开关：1)选择衬底选用由钒掺杂形成的半绝缘碳化硅晶片或本征碳化硅晶片作为衬底(1)；2)在衬底的硅面上进行外延生长采用高温化学气相沉积工艺在所述的衬底(1)硅面的(0001)面上偏轴4°‑8°外延生长掺入N，形成第一掺杂层(2)，掺杂浓度控制在2×10¹⁸‑5×10¹⁸个/cm³，生长温度为1500‑1600℃、生长气压为50‑200mbar，反应气体由硅烷、丙烷和氮气组成，由氢气稀释并作为载气，形成的第一掺杂层(2)的厚度为10‑20μm；3)在衬底的碳面上注入离子并进行外延生长a)采用离子注入工艺，注入能量为450‑550KeV、剂量为1×10¹⁵‑5×10¹⁵cm^‑2，在所述衬底(1)的碳面上形成离子浓度为1×10¹⁸‑3×10¹⁸个/cm³的P型第二掺杂层(3)，控制第二掺杂层(3)的离子注入深度为0.8‑1.2μm；离子注入后采用1600‑1700℃高温退火20‑50min，并采用碳膜保护，退火后在1050‑1100℃的氧气气氛下氧化；b)采用高温化学气相沉积工艺在步骤a)制得的第二掺杂层(3)上外延生长离子浓度为2×10¹⁸‑5×10¹⁸个/cm³的N型第三掺杂层(4)，生长温度为1500‑1600℃、生长气压为50‑200mbar，反应气体由硅烷、丙烷和氮气组成，由氢气稀释并作为载气，控制生长厚度为10‑20μm，至此，得多层结构碳化硅光导开关晶片；4)将制备的多层结构碳化硅光导开关晶片，采用磁控溅射工艺或者电子束蒸发法从内到外在晶片的两侧分别制备Ni/Pt/Cu或者Ti/Al/Cu金属电极接触层，该金属电极接触层中，Ni、Pt、Ti、Al金属层的厚度均为200nm，Cu金属层厚度为500nm，溅射或蒸发时腔室真空度为3×10^‑5‑5×10^‑5Pa；5)在所述衬底(1)的硅面一侧设置开关的阳极(5)，碳面一侧设置开关的阴极(6)。