[發(fā)明專利]一種改善SiC/SiO2界面態(tài)密度的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510903145.7
• 申請(qǐng)日: 2015-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN105428223A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉莉;楊銀堂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/04
• 分類號(hào): H01L21/04;H01L21/02
• 代理公司: 北京一格知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11316
• 代理人: 趙永偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改善SiC/SiO₂界面態(tài)密度的方法，以減小SiC/SiO₂界面存在的懸掛鍵，減小SiC/SiO₂界面態(tài)密度，改善SiC/SiO₂界面質(zhì)量。

背景技術(shù)

SiC具有獨(dú)特的物理、化學(xué)及電學(xué)特性，是在高溫、高頻、大功率及抗輻射等極端應(yīng)用領(lǐng)域極具發(fā)展?jié)摿Φ陌雽?dǎo)體材料。由于SiO₂/SiC較高的界面態(tài)導(dǎo)致MOSFET溝道遷移率過低嚴(yán)重阻礙了SiC器件期望優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。雖然在改善SiO₂/SiC界面質(zhì)量方面有不斷的提高，但是SiC/SiO₂界面態(tài)密度仍舊比SiO₂/Si界面態(tài)高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。雖然采用H、N元素來降低界面態(tài)密度，但是H元素鈍化的效果并不明顯，N元素雖然能夠極大地減小界面態(tài)密度，但是并沒有使得SiC材料體優(yōu)勢(shì)極大地發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有工藝的不足，提出一種改善SiC/SiO₂界面態(tài)密度的方法，具體是采用在P氛圍中對(duì)SiO₂柵介質(zhì)進(jìn)行退火，生成P=O鍵減小碳團(tuán)簇，將碳三鍵變?yōu)榱籽醵I，并且采用頂層SiO₂蓋帽的方式從而可以不但有效地減小SiC/SiO₂界面態(tài)密度并且保持MOSFET器件的穩(wěn)定性，改善界面、柵介質(zhì)質(zhì)量和提高器件特性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種改善SiC/SiO₂界面態(tài)密度的方法，該方法包括以下步驟：

A1、基片表面清洗：對(duì)N-/N+型SiC外延片的表面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)濕法工藝清洗；

A2、底層?xùn)沤橘|(zhì)層生長(zhǎng)：對(duì)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)清洗的SiC外延片進(jìn)行底層SiO₂層的生長(zhǎng)；

A3、PDS退火：對(duì)生長(zhǎng)了SiO₂柵介質(zhì)層的SiC樣品在PDS爐子中進(jìn)行P氛圍退火；

A4、頂部柵介質(zhì)層的淀積：對(duì)進(jìn)行PDS退火之后的SiC樣品利用LPCVD方法淀積頂部SiO₂介質(zhì)層；

A5、底部襯底電極的形成：對(duì)進(jìn)行了NO退火的SiC外延片進(jìn)行底部襯底電極的生長(zhǎng)，并進(jìn)行電極退火；

A6、柵電極的形成：對(duì)進(jìn)行了襯底電極退火的SiC外延片進(jìn)行柵電極的形成。

具體地，上述步驟A2的具體工藝為：將進(jìn)行了表面清洗的SiC外延片放入高溫氧化爐中，在1150℃時(shí)，通入純氧氣，在純氧條件下氧化SiC外延片正面1小時(shí)，生成厚度為8nm的SiO₂氧化膜。

具體地，上述步驟A3的具體工藝為：對(duì)生長(zhǎng)的SiO₂氧化膜在PDS爐子中進(jìn)行1000℃下4小時(shí)的P氛圍退火。

具體地，所述步驟A4的具體工藝為：把已經(jīng)進(jìn)行P氛圍退火的SiC外延片放入LPCVD(低壓力化學(xué)氣相沉積法)室中；然后在650℃下，0.6Torr氣壓下利用分解TEOS源淀積SiO₂頂層?xùn)沤橘|(zhì)，其中淀積速率20nm/min，總共淀積時(shí)間為2.5分鐘，厚度大約50nm左右；最后關(guān)掉TEOS源，在850℃下N₂中原位退火2小時(shí)。

具體地，上述步驟A5的具體工藝為：把已經(jīng)形成頂層?xùn)沤橘|(zhì)SiO₂的SiC外延片放入直流濺射室中；然后在SiC外延片背面上濺射厚度為40nm的Ni作為襯底接觸金屬；最后將進(jìn)行了襯底電極制作的SiC外延片置于退火爐中在800℃下合金退火30分鐘。

具體地，上述驟A6的具體工藝為：在進(jìn)行了襯底電極制作的SiC外延片表面涂光刻膠，甩膠，利用柵版光刻出柵金屬區(qū)域；然后在刻出柵接觸孔的SiC外延片表面上在直流濺射室中濺射厚度為60nm的Mo作為柵接觸金屬；最后利用剝離方法形成柵圖形。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明利用在P氛圍中對(duì)生成的SiO₂柵介質(zhì)進(jìn)行退火，促使在SiC/SiO₂界面形成穩(wěn)定的P=O鍵，從而有效的消除界面碳團(tuán)簇，從而減小SiC/SiO₂界面態(tài)密度，改善SiC/SiO₂界面質(zhì)量，另外此工藝流程因采用底層SiO₂層P化，頂層SiO₂層蓋帽的方式能夠有效的穩(wěn)定MOSFET器件的閾值電壓，并且能夠極大地改善器件的遷移率特性。