[发明专利]一种改善SiC/SiO2界面态密度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体涉及一种改善SiC/SiO₂界面态密度的方法，以减小SiC/SiO₂界面存在的悬挂键，减小SiC/SiO₂界面态密度，改善SiC/SiO₂界面质量。

背景技术

SiC具有独特的物理、化学及电学特性，是在高温、高频、大功率及抗辐射等极端应用领域极具发展潜力的半导体材料。由于SiO₂/SiC较高的界面态导致MOSFET沟道迁移率过低严重阻碍了SiC器件期望优势的发挥。虽然在改善SiO₂/SiC界面质量方面有不断的提高，但是SiC/SiO₂界面态密度仍旧比SiO₂/Si界面态高出一个数量级。虽然采用H、N元素来降低界面态密度，但是H元素钝化的效果并不明显，N元素虽然能够极大地减小界面态密度，但是并没有使得SiC材料体优势极大地发挥。

发明内容

本发明的目的在于针对现有工艺的不足，提出一种改善SiC/SiO₂界面态密度的方法，具体是采用在P氛围中对SiO₂栅介质进行退火，生成P=O键减小碳团簇，将碳三键变为磷氧二键，并且采用顶层SiO₂盖帽的方式从而可以不但有效地减小SiC/SiO₂界面态密度并且保持MOSFET器件的稳定性，改善界面、栅介质质量和提高器件特性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种改善SiC/SiO₂界面态密度的方法，该方法包括以下步骤：

A1、基片表面清洗：对N-/N+型SiC外延片的表面进行标准湿法工艺清洗；

A2、底层栅介质层生长：对进行了标准清洗的SiC外延片进行底层SiO₂层的生长；

A3、PDS退火：对生长了SiO₂栅介质层的SiC样品在PDS炉子中进行P氛围退火；

A4、顶部栅介质层的淀积：对进行PDS退火之后的SiC样品利用LPCVD方法淀积顶部SiO₂介质层；

A5、底部衬底电极的形成：对进行了NO退火的SiC外延片进行底部衬底电极的生长，并进行电极退火；

A6、栅电极的形成：对进行了衬底电极退火的SiC外延片进行栅电极的形成。

具体地，上述步骤A2的具体工艺为：将进行了表面清洗的SiC外延片放入高温氧化炉中，在1150℃时，通入纯氧气，在纯氧条件下氧化SiC外延片正面1小时，生成厚度为8nm的SiO₂氧化膜。

具体地，上述步骤A3的具体工艺为：对生长的SiO₂氧化膜在PDS炉子中进行1000℃下4小时的P氛围退火。

具体地，所述步骤A4的具体工艺为：把已经进行P氛围退火的SiC外延片放入LPCVD(低压力化学气相沉积法)室中；然后在650℃下，0.6Torr气压下利用分解TEOS源淀积SiO₂顶层栅介质，其中淀积速率20nm/min，总共淀积时间为2.5分钟，厚度大约50nm左右；最后关掉TEOS源，在850℃下N₂中原位退火2小时。

具体地，上述步骤A5的具体工艺为：把已经形成顶层栅介质SiO₂的SiC外延片放入直流溅射室中；然后在SiC外延片背面上溅射厚度为40nm的Ni作为衬底接触金属；最后将进行了衬底电极制作的SiC外延片置于退火炉中在800℃下合金退火30分钟。

具体地，上述骤A6的具体工艺为：在进行了衬底电极制作的SiC外延片表面涂光刻胶，甩胶，利用栅版光刻出栅金属区域；然后在刻出栅接触孔的SiC外延片表面上在直流溅射室中溅射厚度为60nm的Mo作为栅接触金属；最后利用剥离方法形成栅图形。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明利用在P氛围中对生成的SiO₂栅介质进行退火，促使在SiC/SiO₂界面形成稳定的P=O键，从而有效的消除界面碳团簇，从而减小SiC/SiO₂界面态密度，改善SiC/SiO₂界面质量，另外此工艺流程因采用底层SiO₂层P化，顶层SiO₂层盖帽的方式能够有效的稳定MOSFET器件的阈值电压，并且能够极大地改善器件的迁移率特性。