本發明提供一種可調控摻雜濃度的SiC生長方法及裝置，其中生長方法包括以下步驟：提供一坩堝；將SiC源放入坩堝中；將SiC籽晶固定在坩堝上；加熱坩堝在SiC籽晶與SiC源之間建立一個主要熱梯度，促使SiC源升華的氣體向SiC籽晶傳輸以在SiC籽晶上生長SiC晶體；通入摻雜氣體，在生長SiC晶體時對SiC晶體進行摻雜；采用光波監測系統監測正在生長的SiC晶體的摻雜濃度，并根據監測到的摻雜濃度控制通入的摻雜氣體的流量；固定SiC籽晶時，使SiC籽晶的宏觀生長表面相對于主要熱梯度形成一銳角夾角。采用本發明方法及裝置可以實現對SiC晶體摻雜的精確控制，獲得高質量、低缺陷、摻雜濃度精確的SiC晶體。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種可調控摻雜濃度的SiC生長方法及裝置。

背景技術

作為一種新型的半導體材料，碳化硅(SiC)以其優良的物理化學特性和電特性成為制造短波長光電子器件、高溫器件、抗輻照器件和大功率、高額電子器件最重要的半導體材料。特別是在極端條件和惡劣條件下應用時，SiC器件的特性遠遠超過了Si器件和GaAs器件。因此，SiC器件已逐步成為關鍵器件之一，發揮著越來越重要的作用。

在常規工業生產條件下，SiC晶體的生長方法通常有化學氣相沉積法、液相外延法和升華法。升華法是目前生長SiC晶體最常用的一種方法，該方法采用籽晶作為引導，在一個密閉的生長系統中，加熱粉料使之發生升華，再在籽晶處重新結晶。公開號為P2008-509872A的日本專利文獻提出了一種離軸(off-axis)升華法，采用楔形的籽晶固定器傾斜固定SiC籽晶，使籽晶表面與水平面成一定傾角，即偏離熱梯度方向。與籽晶表面垂直于熱梯度方向的常規升華法相比，這種方法使籽晶具有更高密度的每單位面積的表面臺階，這些表面臺階起到了成核作用，促進了高質量碳化硅的成核和生長。該方法可提供良好的結構穩定性，成核后穩定生長，避免分裂缺陷，并且有利于減少生長期或冷卻過程中熱應力導致的SiC晶體基面位錯。

對于SiC晶體的生長來說，缺陷控制至關重要。實際應用中，通常采用氮摻雜來調控SiC晶體的電阻，然而氮的過量引入亦會導致晶體缺陷。由于硅原料和石墨坩堝中含有少量的氮，在SiC生長時，這些生產背景中的氮會被引入SiC晶體，加上用于調控電阻而進行的氮摻雜，往往會使得氮的引入過量，造成晶體缺陷。公開號為P2015-3850A的日本專利文獻提出采用二次離子質譜(Secondary Ion Mass Spectroscopy，SIMS)進行雜質的深度分析，來測量未進行氮摻雜的SiC晶體中的氮濃度，以此獲得來自于原料和坩堝的背景氮濃度。從而可在SiC晶體生長時考慮到這種背景氮濃度以控制氮摻雜的流量。然而該方法測量的背景氮濃度雖然可以作為氮摻雜流量控制的參考，但并不能保證氮摻雜濃度的精確性。為了避免氮的過量引入，減少SiC晶體缺陷，實有必要提供一種可精確調控摻雜濃度的SiC生長方法及裝置。

發明內容

鑒于以上所述現有技術，本發明的目的在于提供一種調控摻雜濃度的SiC生長方法及裝置，用于解決現有技術中由于摻雜過量而導致SiC晶體缺陷的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種調控摻雜濃度的SiC生長方法，包括以下步驟：

提供一坩堝；

將SiC源放入所述坩堝中；

將SiC籽晶固定在所述坩堝上；

加熱所述坩堝，在所述SiC籽晶與所述SiC源之間建立一個主要熱梯度，促使所述SiC源升華的氣體向所述SiC籽晶傳輸以采用升華法在所述SiC籽晶上生長SiC晶體；

通入摻雜氣體，在生長所述SiC晶體時對所述SiC晶體進行摻雜；

采用光波監測系統監測正在生長的所述SiC晶體的摻雜濃度，并根據監測到的摻雜濃度控制通入的所述摻雜氣體的氣體流量；