[发明专利]一种多功能高温反应装置及其在SiC MOSFET制备中的应用

说明书

本发明提供一种多功能高温反应装置及其在SiC MOSFET制备中的应用，涉及半导体技术领域。多功能高温反应装置包括依次连通的气源、横向等离子体发生室、卧式高温反应腔室和真空模块，其中，横向等离子体发生室包括腔体、感应线圈和过滤装置，腔体两端分别开设有沿横向布置的进气口和出气口；感应线圈设置于腔体上、且靠近进气口一侧；过滤装置安装在腔体内、靠近出气口一侧，过滤装置包括至少一层开设有过滤孔的金属过滤板，能够过滤等离子体中的离子，提高对于带电离子的过滤效果，从而减少到达SiC晶片表面进行氧化反应的等离子体中的带电离子，制备缺陷少、态密度低的SiC/SiOsubgt;2/subgt;界面。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种多功能高温反应装置及其在SiCMOSFET制备中的应用。

背景技术

SiC MOSFET是一类重要的功率控制器件，其理论上具有众多优势，但目前SiCMOSFET制造技术成为制约碳化硅功率器件大规模应用的主要技术限制，这主要是由于SiC/SiO₂界面态密度过高（比传统Si/SiO₂界面高约两个数量级），导致SiC MOSFET沟道迁移率低、开态电阻大等缺陷。

对于氧化前初始SiC表面进行处理改善SiC表面特性后，再进行氧化，可降低SiC/SiO₂界面态密度。目前，关于SiC的表面处理工艺，国内外提出了很多方案，其中主要有传统湿法处理（如RCA、沸水处理、HF/HCL处理等）、高温氢气处理、等离子体处理等。等离子处理SiC晶片，具有不引入杂质离子，处理温度低等优点，因此获得广泛关注。但等离子体处理SiC时，等离子体中的带电离子容易对SiC表面造成新的损伤。

为了获得态密度较低、性能优异的SiC MOSFET器件，需要先将SiC衬底表面氧化形成SiC/SiO₂，再利用NO/N₂O退火工艺、等离子体处理工艺等钝化SiC/SiO₂界面，或将SiC表面处理后再氧化制备SiC/SiO₂，该过程涉及的氮退火工艺、等离子处理工艺和氧化工艺目前需要分别在退火设备、等离子处理设备和高温氧化设备中进行，如SiC/SiO₂界面制备，一般是SiC表面清洗后在高温条件下与O₂反应生成SiO₂膜制得，但由于SiC化学稳定性高，其干氧氧化温度远高于Si，一般在1000℃以上，需要在高温炉中进行，而等离子处理工艺则需要在独立的等离子设备中进行。

如上，现有工艺步骤操作较为繁琐，所需设备较多，且样品从一种设备向另一种设备转移时由于环境因素或操作等原因容易产生额外污染，因此需要设计一种多功能的反应装置，能够满足等离子处理及高温氧化等不同需求，可以实现满足SiC MOSFET器件应用需求的SiC/SiO₂结构的制备。

此外，在利用等离子体进行SiC表面进行处理时，等离子体中的带电离子会对SiC表面造成损伤，现有技术中通过设置过滤装置减少该损伤，但过滤效果仍然不足。

发明内容

为了解决现有现有技术的不足，本发明的目的包括提供一种多功能高温反应装置及其在SiC MOSFET制备中的应用，通过该装置可以实现对SiC晶片表面等离子体处理同时可以实现对SiC的高温氧化过程，简化SiC MOSFET制备工艺，同时通过对等离子体发生室中的过滤装置进行设计，能够减少到达SiC晶片表面的等离子体中的带电离子，从而制备缺陷少、态密度低的SiC/SiO₂界面。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种多功能高温反应装置，多功能高温反应装置包括依次连通的气源、横向等离子体发生室、卧式高温反应腔室和真空模块，还包括射频电源模块；

其中，横向等离子体发生室包括：

腔体，两端分别开设有沿横向布置的进气口和出气口；