本技術涉及碳化硅襯底制備，具體地，涉及p型碳化硅襯底及其制備方法和半導體器件。
背景技術：
1、sic功率半導體器件的發展引領了電力電子領域新一輪的技術革新，而sic單晶襯底的制備是sic功率半導體技術發展的關鍵。
2、p型sic晶體是制作n溝道sic-igbt（絕緣柵雙極型晶體管）的襯底材料，p型重摻雜也有助于降低晶體與金屬之間的接觸勢壘，形成良好的歐姆接觸，減小器件的通態電阻。目前高純半絕緣（hpsi）型和n型sic晶體的制備技術已經相對成熟，而p型sic晶體的制備研究進展緩慢，制備的p型sic晶體存在摻雜濃度低、電阻率大、晶體生長質量低下等問題，無法支撐p型sic單晶襯底上的sic-igbt器件的制作，限制了sic雙極型功率半導體器件的發展與應用。目前制作p型sic層的方法是在n型sic單晶襯底上生長厚的p+外延層，再通過激光剝離n型sic單晶襯底完成p型sic區的制備，工藝復雜，成本極高，無法實現量產。
技術實現思路
1、本技術是基于發明人對于以下事實和問題的發現和認識作出的：
2、sic材料正在引領電力電子行業新的變革，基于sic的高壓雙極型功率半導體器件在大功率的用電場景中優勢愈發突顯，但受制于p型sic晶體的制備，暫無p型sic單晶襯底可以支撐sic雙極型器件的制備，嚴重制約了sic器件的進一步發展與應用。
3、難以獲得高摻雜濃度、高質量的p型sic單晶主要有以下兩個原因：一方面，在常規的pvt（物理氣相傳輸）生長方法中，含al的化合物摻雜劑被置于sic粉末區域，在sic生長所需的條件下al的高飽和蒸氣壓導致al源在晶體生長的早期被過度釋放，從而導致sic晶體的al摻雜濃度極不均勻，并且難以實現連續且穩定的p型摻雜。另一方面，在通過pvt法生長p型sic晶體期間，由于在初始階段al的過度釋放，在初始生長階段在生長前沿處將存在高濃度的al，這會嚴重影響產物的結晶質量并導致缺陷密度較大。此外，晶體生長初期al的過量釋放會迫使al滲透到坩堝和石墨隔熱層中，導致al元素利用率低。溶液法生長sic可以克服上述困難，獲得高質量、低電阻率的p型4h-sic塊體晶體。但溶液法生長的sic晶體尺寸有限，尚不能商業化。因此，有必要開展采用pvt法生長p型sic的研究。
4、目前最成熟的生長碳化硅晶體的工藝為pvt法，使用自蔓延高溫合成法合成的n型（含氮元素）碳化硅原料制備n型碳化硅襯底，n型襯底已達到高質量大規模量產。采用自蔓延高溫合成法合成n型碳化硅原料，該方法使用碳粉和硅粉合成多晶碳化硅顆粒，粒徑為8-20目（≤2mm）。
5、采用自蔓延高溫合成法摻al、ti合成p型碳化硅原料存在以下問題：自蔓延法本身氮含量很難控制的很低，會出現al，n共摻雜。該工藝合成的原料為多晶料，顆粒內部空腔會給長晶帶來氧雜質等，造成氧包裹缺陷。合成的碳化硅粒徑為8-20目（≤2mm），粒徑過小，小顆粒的蒸發特征必然帶來碳化硅晶體的缺陷。
6、另外，p型碳化硅需要摻雜al元素，但al是一種高溫下極易揮發的物質，pvt法生長碳化硅的工藝溫度在2000℃以上，在升溫過程中al元素已經開始揮發，生長初期可能已全部揮發殆盡，后續的生長幾乎沒有al源供應，導致難以生長出摻雜均勻的p型碳化硅。
7、因此，目前制備p型碳化硅襯底的方法仍有待改進。
8、本技術旨在至少一定程度上緩解或解決上述提及問題中的至少一個。
9、在本技術的一方面，本技術提出了一種制備p型碳化硅襯底的方法，以p型碳化硅晶體為原料，采用物理氣相傳輸法在4h-sic籽晶的硅面上生長p型碳化硅襯底，其中，p型碳化硅晶體的粒徑≥5mm，所述p型碳化硅晶體是采用化學氣相沉積法制備得到的。p型碳化硅晶體的粒徑較大，大顆粒能夠穩定揮發，保證長晶全程的動態平衡，至少在一定程度上減少甚至避免出現易揮發的硅和al初期先揮發，造成生長環境變成前期富硅富al、后期富碳缺al；p型碳化硅原料是通過cvd（化學氣相沉積法）將al原子與sic通過化學鍵結合成為新的物質al-sic，以化學鍵鎖住al原子，有效解決了al的優先揮發問題。傳統的p型生長實驗，采用al化合物混合原料（比如aln+sic），用物理顆粒混合的方式生長晶體，混合均勻度不一，且無法解決al元素優先揮發，al不能與sic同步參與生長反應。采用物理氣相傳輸法在4h-sic籽晶的硅面上生長6h-sic襯底，可以降低生長過程中籽晶上生長的物質中鋁原子的脫附，從而有利于提高襯底中al的摻雜濃度，降低襯底的電阻率。采用化學氣相沉積法制備得到的p型碳化硅晶體具有較高的致密性，結構更加穩定，并且，雜質較少，用于pvt法生長碳化硅襯底，鋁組分不易提前揮發，生成的襯底中鋁摻雜更為均勻、摻雜濃度較高。
10、在本技術的一些實施例中，所述p型碳化硅晶體的粒徑≥10mm。由此，有利于進一步提升鋁摻雜的均勻性，從而有利于進一步提高襯底電阻率的均勻性。
11、在本技術的一些實施例中，所述p型碳化硅晶體的粒徑為5mm-10mm。
12、在本技術的一些實施例中，制備所述p型碳化硅晶體包括以下步驟：向反應腔室內通入鋁源、第一載氣、硅源、第二載氣、第一氣體和氬氣，所述鋁源由所述第一載氣帶入所述反應腔室，所述硅源由所述第二載氣帶入所述反應腔室，所述第一氣體包括氫氣；進行第一加熱處理，生成p型碳化硅晶體。
13、在本技術的一些實施例中，制備p型碳化硅襯底的方法滿足以下條件中的至少之一：
14、所述鋁源包括三甲基鋁；
15、所述第一載氣包括氫氣；
16、所述鋁源和所述第一載氣的流量為3l/min-6l/min；
17、所述硅源包括甲基三氯硅烷、硅烷中的一種或多種；
18、所述第二載氣包括氫氣；
19、所述硅源和第二載氣的流量為12l/min-15l/min；
20、所述第一氣體的流量為150l/min-180l/min；
21、所述氬氣的流量為10l/min-20l/min。
22、在本技術的一些實施例中，制備p型碳化硅襯底的方法滿足以下條件中的至少之一：所述第一加熱處理的溫度為1200℃-1500℃；所述第一加熱處理的時間為30h-70h；所述第一加熱處理的過程中，反應腔室的壓力為130托-150托。
23、在本技術的一些實施例中，對生成的p型碳化硅晶體進行破碎處理。通過對大尺寸的p型碳化硅晶體進行破碎處理，可以得到所需粒徑的p型碳化硅晶體，用作pvt法制備碳化硅襯底的原料，有利于提高生長的碳化硅襯底的鋁摻雜均勻性和電阻率均勻性。
24、在本技術的另一方面，本技術提出了一種p型碳化硅襯底，所述p型碳化硅襯底是利用前面所述的方法制備得到的。由此，該p型碳化硅襯底具有較高的質量，鋁摻雜均勻，并且，電阻率低。
25、在本技術的又一方面，本技術提出了一種半導體器件，所述半導體器件包括前面所述的p型碳化硅襯底。由此，該半導體器件具有前面所述的p型碳化硅襯底所具有的全部特征以及優點，在此不再贅述。