一种铝掺杂4h碳化硅的激光热处理方法
技术领域
1.本发明涉及碳化硅半导体制备领域，具体涉及一种铝掺杂4h碳化硅的激光热处理方法。
背景技术：
2.sic做为新一代半导体材料，具有优异的材料特性，如与硅材料相比，三倍的能量带宽度、10倍高绝缘耐电场能力、2倍的饱和电子速度和3倍的优异导热性；其相对较低的功耗，产生的热量少，效率高。sic半导体材料大量被应用在高电压、大电流、超高频的器件制造上。离子注入是制做几乎所有种类sic器件的关键工艺。用离子注入可以实现宽范围的n型和p型导电类型掺杂控制。
3.在sic半导体中，扩散和离子注入技术都可以用于实现选择性杂。通常，扩散工艺引入的晶格损伤比离子注入少，在离子注入中高能粒子轰击在基体碳化硅材料中产生大量的点缺陷和扩展缺陷。另一方面，离子注入可以形成更加灵活和准确的掺杂分布。由于离子注入后退火可以用快速热处理，因此通常离子注入的热预算更小。
4.在sic中，除了b以外其他原子的扩散常数都非常小，在1800℃高温下的范围为10
‑
17
～10
‑15cm2s
‑1。需要2000℃以上的极高温度才能得到合理的扩散常数。由于极高温工艺会造成高密度的深能级以及基本面位错的滑动，sic扩散工艺不切实际。因此，sic选择性掺杂几乎无一例外地采用离子注入。
5.常见的p型导电类型掺杂质有b、al，但是b引起了高密度深能级(d中心)，阻碍了硼受主良好的电激活，和其扩散引起的拖尾区的高阻态，不适合用作实际器件的pn结。在sic中，al成为最主要的p型导电类型掺杂质。p型区的离子注入工艺，有程序的控制离子的注入能量来达到离子注入时的分布。同时在高能离子注入的程中，会破坏原sic的晶格结构，其破损程度与注入离子的能量与浓度成正比。
6.在利用al受主制备p型区时，只适合采用离子注入工艺。在注入后在1600
‑
1700℃的极高温下进行热处理是必需，即使在500
‑
1000℃下高温注入，退火温度也不能降低。1600
‑
1700℃的极高温下会导致si析出造成表面石墨化以及严重的粗糙度。同时在高温下si和其他物质在高温下都会发生表面原子迁移。表面原子迁移主要的驱动力是晶体表面能最小化，在高质量的同质外延，会在sic(0001)晶圆上制作几度的偏轴角，高温下晶体表面能最小化的结果是形成宏观的台阶。
技术实现要素：
7.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种铝掺杂4h碳化硅的激光热处理方法，以改善掺杂碳化硅的表面恶化情况。
8.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
9.一种铝掺杂4h碳化硅的激光热处理方法，其包括
10.步骤1、把注入铝受体碳化硅放置纯ar气下，气压在500
‑
800torr；
11.步骤2、以nd:yag激光脉冲第一阶段照射30
‑
100次在al受主制备p型区上，能量密度1.3
‑
1.7j.cm
‑2；
12.步骤3、以nd:yag激光脉冲第二阶段照射30
‑
100次在al受主制备p型区上，能量密度2.0
‑
2.8j.cm
‑2；
13.步骤4、以nd:yag激光脉冲第三阶段照射30
‑
100次在al受主制备p型区上，能量密度3.0
‑
4.0j.cm
‑2，完成注入后热处理工艺。
14.所述nd:yag激光的波长是355nm。
15.所述nd:yag激光的光点0.5
‑
2μm，功率为1
‑
5w。
16.采用上述方案后，本发明采用355nm波长的nd:yag激光，接近4h碳化硅能量带宽度3.23ev，提高晶体取受收光能的效率。同时激光的小光点特性可以有效的只针对注入的p型区域加热，不同以热管加热的方式全面升温。三阶段的加热是改善加热时晶体内緃向的温度梯度，这样最终可以有效降低表面的最高温度，改善在高温退火过程中发生的表面恶化。同时激光施加的能量有效集中在所需的位置，这样大大的降低了热预算。
具体实施方式
17.本发明揭示了一种铝掺杂4h碳化硅的激光热处理方法，是以采用nd:yag激光来进行4h碳化硅al受体注入后热处理。上述的nd:yag激光的波长是355nm，光点0.5
‑
2μm，功率为1
‑
5w。
18.本发明的热处理方法具体包括以下步骤：
19.步骤1、把注入al受体sic放置纯ar气下，气压在500
‑
800torr。
20.步骤2、以nd:yag激光脉冲第1阶段照射30
‑
100次在al受主制备p型区上，能量密度1.3
‑
1.7j.cm
‑2。
21.步骤3、以nd:yag激光脉冲第2阶段照射30
‑
100次在al受主制备p型区上，能量密度2.0
‑
2.8j.cm
‑2。
22.步骤4、以nd:yag激光脉冲第3阶段照射30
‑
100次在al受主制备p型区上，能量密度3.0
‑
4.0j.cm
‑2，完成注入后热处理工艺。
23.本发明采用355nm波长的nd:yag激光，接近4h碳化硅能量带宽度3.23ev，提高晶体取受收光能的效率。同时激光的小光点特性可以有效的只针对注入的p型区域加热，不同以热管加热的方式全面升温。三阶段的加热是改善加热时晶体内緃向的温度梯度，这样最终可以有效降低表面的最高温度，改善在高温退火过程中发生的表面恶化。同时激光施加的能量有效集中在所需的位置，这样大大的降低了热预算。
24.以上所述，仅是本发明实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。