[發明專利]Al2O3/HfxLa1-xO/SiO2堆垛柵介質層的SiC MOS電容及制造方法在審
| 申請號： | 201510010446.7 | 申請日： | 2015-01-07 |
| 公開（公告）號： | CN104538460A | 公開（公告）日： | 2015-04-22 |
| 發明（設計）人： | 賈仁需;趙東輝;呂紅亮;張玉明 | 申請（專利權）人： | 西安電子科技大學 |
| 主分類號： | H01L29/94 | 分類號： | H01L29/94;H01L29/51;H01L21/18 |
| 代理公司： | 北京億騰知識產權代理事務所 11309 | 代理人： | 李楠 |
| 地址： | 710071 陜*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | al sub hf la sio 堆垛 介質 sic mos 電容 制造 方法 | ||
技術領域
本發明涉及一種SiC?MOS容及其制造方法，尤其涉及一種Al2O3/HfxLa1-xO/SiO2堆垛柵介質層的SiC?MOS電容及其制造方法。
背景技術
隨著微電子技術和電力電子技術的不斷發展，實際應用對器件在高溫、高功率、高頻等條件下工作的性能要求越來越高，Si代表的第一代半導體材料和以GaAs為代表的第二代半導體材料在這些方面的應用已出現瓶頸。碳化硅(SiC)材料，作為第三代寬禁帶半導體材料的典型代表之一，其禁帶寬度大、臨界擊穿電場高，且具有高熱導率、高電子飽和速率及高的抗輻照等性能，成為制造高溫、高功率、高頻、及抗輻照器件的主要半導體材料之一，因此目前對于SiC材料、器件和工藝等方面的研究成為微電子技術領域的熱點之一。
SiC材料可以通過熱氧化的方法在SiC襯底上直接生長高質量的SiO2介質層，因此，SiO2/SiC?MOS器件成為目前SiC器件研究及應用的主要方向，比如SiC?MOSFET，IGBT等。但是，SiO2/SiC?MOS器件目前存在以下缺點：首先，與Si材料相比SiC表面通過干氧氧化形成SiO2的速度相當的慢，增加了工藝成本，同時SiO2的厚度不能生長得太厚。其次，SiC熱氧化后留下的大量C簇會增加氧化層及界面陷阱，使得SiO2/SiC的界面陷阱密度通常比SiO2/Si的界面陷阱密度高1-2個數量級，高的界面陷阱密度會大大降低載流子的遷移率，導致導通電阻增大，功率損耗增加。目前，業界科研學者通過采用SiC表面氮化預處理，氮氧化物氧化，N源或H源退火處理等工藝和方法，SiO2/SiC的界面質量及整體特性有了一定的提升，不過與SiO2/Si界面質量相比任有不小的差距。
另外，對于SiO2/SiC?MOS器件，根據高斯定理(kSiCESiC＝koxideEoxide)，當SiC(k＝9.6-10)達到其臨界擊穿電場(-3MV/cm)時，SiO2(k＝3.9)介質層中的電場將達到7.4-7.7MV/cm，如此高的電場將嚴重降低氧化層的可靠性。因此，采用高k材料代替SiO2作為柵介質層，研究高K材料在SiC?MOS器件的應用和研究尤為重要。目前Al2O3、HfO2、AlN和ZrO2等高K材料在SiC?MOS有了一定的研究，不過高k介質直接取代SiO2使得介質與SiC襯底的界面態密度較大，氧化層陷阱密度和漏電流也較大。
發明內容
本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提供了一種Al2O3/HfxLa1-xO/SiO2堆垛柵介質層的SiC?MOS電容及其制造方法，以降低界面態密度和邊界陷阱密度，增加MOS溝道遷移率，減小柵漏電流，并進一步提高介質層的耐壓能力，提高SiC?MOS電容的質量和增強其可靠性。
為實現上述目的，本發明提供了一種Al2O3/HfxLa1-xO/SiO2堆垛柵介質層的SiC?MOS電容，所述堆垛介質層的SiC?MOS電容包括：SiC襯底、SiC外延層、堆垛柵介質層和正負電極；
所述SiC襯底上設有SiC外延層；
所述堆垛柵介質層包括下層SiO2過渡層、HfxLa1-xO層和Al2O3覆蓋層；所述SiC外延層上設有下層SiO2過渡層，所述下層SiO2過渡層上設有所述HfxLa1-xO層，所述HfxLa1-xO層上設有Al2O3覆蓋層；
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