[發明專利]碳化硅MOS柵氧化層退火方法

在審

• 申請號: 201811027430.7
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109346404A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 吳明晃;廖奇泊;陳本昌
• 申請（專利權）人: 北京綠能芯創電子科技有限公司
• 主分類號: H01L21/324
• 分類號: H01L21/324;H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種碳化硅(SiC)MOS柵氧化層退火方法，包括柵極氧化物成長步驟、柵區晶硅形成步驟、源區形成步驟、P型形成步驟、介電層形成步驟以及防護層形成步驟。所述P型形成步驟包括P層形成步驟；在所述P層形成步驟中：在N型外延層(10)上形成P層(9)，并構成P阱區。本發明可以改善SiC與SiO₂界面的懸掛鍵(Dangling bond)或殘留的碳原子之特性，并使碳化硅(SiC)MOS組件電性行為模式與理論組件特性一致，進而改善碳化硅MOS柵氧中的缺陷，提高產品的擊穿電荷量，以及對電場應力的耐受能力,改善了碳化硅MOS柵氧的飽和電壓特性及可靠性，并提供可信及穩定的電源模塊應用設計。

技術領域

本發明屬于平坦式(Planer)和溝槽式(Trench)碳化硅MOSFET組件技術領域，具體地，涉及一種碳化硅MOS柵氧化層退火方法；尤其涉及一種改善碳化硅功率MOSFET器件柵氧化層特性及可靠性的制備方法。

背景技術

第三代半導體-SiC(碳化硅)因其高禁帶寬度、高阻斷電壓和高熱導率等特性，成為制作高溫、高頻、抗輻射和大功率電力電子器件的理想半導體材料。SiC是寬禁帶半導體中唯一可以通過自氧化方法形成高質量的氧化層的材料，但SiC熱氧化形成的SiO₂/SiC界面會產生大量的界面態(如界面處Si與C的懸掛鍵、與C相關的缺陷及近界面氧化物缺陷等)，嚴重影響了溝道的場效應遷移率、飽和電壓特性及柵氧化層的可靠性。這些缺陷導致柵氧化層擊穿所需要的激活能減小,降低了柵氧化層電應力的承受能力及不穩定的飽和電壓。因此，減少柵氧化層中的缺陷，提高柵氧化層的可靠性就成為了SiC金屬-氧化物半導體場效應晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)研究領域的關鍵問題。

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碳化硅MOS柵氧化層退火方法。

根據本發明提供的一種碳化硅MOS柵氧化層退火方法，其特征在于，包括柵極氧化物成長步驟、柵區晶硅形成步驟、源區形成步驟、P型形成步驟、介電層形成步驟以及防護層形成步驟。

優選地，所述P型形成步驟包括P層形成步驟；

在所述P層形成步驟中：

在N型外延層上形成P層，并構成P阱區。

優選地，所述P型形成步驟包括P層形成步驟；

在所述P層形成步驟中：

在N型外延層上形成P層。

優選地，所述防護層形成步驟包括金屬層形成步驟、保護層形成步驟；

在金屬層形成步驟中：

在連接層、介電層這兩者上形成金屬層；

在保護層形成步驟中：

在所述金屬層上形成保護層；

在所述柵區晶硅形成步驟中：

在基底背面形成背面金屬；

在基底上形成N型外延層。

優選地，在所述柵極氧化物成長步驟中：

在P阱區、N型外延層這兩者內形成柵極氧化層；所述柵極氧化層構成柵極溝槽；在柵極溝槽內形成多晶柵層；所述多晶柵層構成多晶柵區；

在所述介電層形成步驟中：

在N型源極層、多晶柵層以及柵極氧化層這三者上形成介電層；

在N型源極層、柵極氧化層以及這三者的側部形成連接層。

優選地，在所述柵極氧化物成長步驟中：