[發明專利]改善SiC熱氧化后的界面態的制造方法

有效

• 申請號: 201510091817.9
• 申請日: 2015-02-28
• 公開（公告）號: CN104716045A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 廖奇泊;胡建國;周雯
• 申請（專利權）人: 上海芯亮電子科技有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/324
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種制造方法，具體地，涉及一種改善SiC熱氧化后的界面態的制造方法。

背景技術

在功率元器件的發展中，主要半導體材料當然還是硅(Si)。在功率元器件領域中，通過微細化可以改善性能，但遠不能達到更高的應用要求，在需要更高應用性能領域僅采用微細加工是無法改善的。因此，就需要在半導體材料結構上下工夫。

SiC(碳化硅)材料是第三代寬禁帶半導體材料的代表，因其在高溫、高功率、高輻射條件下的優異性能而成為“極端電子學”中最重要的研究對象之一；同時SiC材料又是除了Si材料之外唯一能夠通過直接熱氧化生長氧化絕緣膜的半導體材料。目前，功率器件的研究是SiC應用的主要研究方向，尤其功率MOSFET更是研究的熱點所在。但是，在制作SiC?MOS器件時，始終存在著溝道遷移率低的問題，這主要是由SiO₂/SiC的高界面態密度引起的。因此如何降低MOS器件的界面態密度成為SiC?MOS器件研究中需要解決的首要問題。

SiC(碳化硅)功率元器件是以碳和硅的化合物—“碳化硅”作為原材料制作而成，并且，SiC(碳化硅)可以被熱氧化，可以作為制作“金屬-氧化物-半導體結構”的合適材料。由于在體4H-和3C-SiC中幾乎各向同性的電學特性及高電子霍爾遷移率，這二種材料很適合高功率MOSFET應用。對于擊穿電場，SiC(碳化硅)上熱生長的SiO₂質量可以與Si(硅)上的SiO₂層質量相當。然而，由于SiC/SiO₂的界面電荷比Si/SiO₂大約高二個數量級，尤其是“4H-SiC/SiO₂”界面處靠近導帶邊緣的高界面態密度，會使MOSFET溝道遷移率非常低，進而會降低器件的性能。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種改善SiC熱氧化后的界面態的制造方法，其使SiC/SiO₂界面態達到相當于Si/SiO₂界面態密度，進而改善并提高SiC_MOSFET器件應用性能。

根據本發明的一個方面，提供一種改善SiC熱氧化后的界面態的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，定義硅晶圓底材MOSFET工藝制程；

步驟二，定義植入了低溫H₂或N₂/H₂退火工藝方法的硅晶圓底材MOSFET工藝制程用于碳化硅底材MOSFET工藝制程。

優選地，所述步驟一包括以下步驟：選擇硅晶圓底材MOSFET工藝制程并止于完成合適藝步驟；植入低溫H₂或N₂/H₂退火工藝方法步驟；植入并延續硅晶圓底材MOSFET工藝制程剩余部分至工藝制程結束。

優選地，所述碳化硅底材上依次設有第一氧化層、多晶層和第二氧化層。

優選地，所述碳化硅底材上依次設有第一氧化層、次多晶層和第二氧化層。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：本發明利用低溫H₂或N₂/H₂退火工藝方法改善SiC/SiO₂界面態的工藝制程所加工的碳化硅晶圓底材功率半導體，其抗瞬態擊穿電場能力強度較高，只要利用這個性質，就可提高與硅晶圓底材元件相同結構時的耐壓性能。所以在相同的耐壓條件下，可以得到較高的抗瞬態擊穿特性。本發明以硅晶圓底材MOSFET工藝制程為基體，在關鍵的工藝步驟植入“低溫；H₂或N₂/H₂”退火工藝方法，使之用于碳化硅底材MOSFET工藝制程的SiC/SiO₂界面態與硅晶圓底材MOSFET工藝制程的Si/SiO₂界面態相當。硅晶圓底材MOSFET工藝制程的性質研究已非常透徹；成熟；因此，植入低溫H₂或N₂/H₂退火工藝方法后，容易大量商用于碳化硅底材MOSFET產品的生產與發展。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明中植入低溫H₂或N₂/H₂退火工藝方法步驟的一個實施例原理圖。