[發明專利]MOS場效應晶體管及制備的方法、電子設備

在審

• 申請號: 201910181261.0
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN111697071A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 劉東慶
• 申請（專利權）人: 深圳比亞迪微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/423;H01L29/16
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

本發明公開了MOS場效應晶體管及制備的方法、電子設備。該方法包括：提供半導體襯底，半導體襯底上設置有碳化硅外延層，對半導體襯底的碳化硅外延層一側進行摻雜，以形成阱區，并在所述阱區中形成源極區；在所述外延層遠離所述半導體襯底一側形成氧化層；在所述氧化層遠離所述外延層的一側鍵合Si晶圓片，并對所述Si晶圓片進行減薄剝離處理，以形成Si層；對所述Si層進行氧化處理，以形成柵極氧化層，所述柵極氧化層由所述氧化層以及經過所述氧化處理的Si層構成；在所述柵極氧化層遠離所述外延層的一側，形成柵極結構。該方法可在不影響器件的耐壓性和可靠性的同時，提升柵極氧化層與SiC之間的界面質量，從而可以提高MOS場效應晶體管的性能。

技術領域

本發明涉及電子領域，具體地，涉及MOS場效應晶體管及制備的方法、電子設備。

背景技術

金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)是目前應用較為廣泛的功率半導體器件。在多種半導體材料中，碳化硅(SiC)材料由于具有熱導率高、擊穿場強高、電子飽和速度高等優點，因而適合于大功率、高電壓、高工作溫度、高工作頻率的功率半導體器件。基于SiC的MOS場效應晶體管因具有功耗小、耐壓高、頻率高、散熱好、小型化等優點，在國家電網、新能源汽車、光伏逆變器等高壓高電流場所，得到了廣泛的應用。

然而，目前的MOS場效應晶體管及制備的方法、利用MOS場效應晶體管的電子設備仍有待改進。

發明內容

本發明是基于發明人對于以下事實和問題的發現和認識作出的：

目前基于SiC的MOSFET功率器件，由于多用于大功率、高電壓等較為苛刻的工作環境中，因此對于柵極氧化層的質量要求較高。而目前基于SiC的MOS場效應晶體管，普遍存在存在柵極氧化層質量不佳的問題。發明人發現，這主要是由于SiC材料與柵極氧化層之間的界面狀態不理想而導致的：與SiO₂等氧化物構成的柵極氧化層之間的界面缺陷較多，在制備過程中，SiC容易氧化，反應生成的C元素，在界面處形成C簇和懸掛鍵，形成的復合中心導致溝道反向載流子遷移率降低。雖然該問題可以通過采用NO退火來得到一定程度的改善，但退火過程在改善反向載流子遷移率的同時，還會在柵極氧化層內引入空穴缺陷，從而導致器件的可靠性降低。因此，如能夠在不影響器件性能的同時，改善柵極氧化層和碳化硅材料之間的界面狀態，將有利于進一步提升基于碳化硅材料的MOS場效應晶體管的性能。

本發明旨在至少一定程度上緩解或解決上述提及問題中至少一個。

為此，在本發明的一個方面，本發明提出了一種制備MOS場效應晶體管的方法。該方法包括：提供半導體襯底，半導體襯底上設置有碳化硅外延層，對半導體襯底的碳化硅外延層一側進行摻雜，以形成阱區，并在所述阱區中形成源極區；在所述外延層遠離所述半導體襯底的一側形成氧化層；在所述氧化層遠離所述外延層的一側鍵合Si晶圓片，并對所述Si晶圓片進行減薄剝離處理，以形成Si層；對所述Si層進行氧化處理，以形成柵極氧化層，所述柵極氧化層由所述氧化層以及經過所述氧化處理的Si層構成；在所述柵極氧化層遠離所述外延層的一側，形成柵極結構。

該方法制備的柵極氧化層是分兩次形成的，兩次制備的氧化物共同構成該場效應晶體管的柵極氧化層，基于碳化硅直接生長的二氧化硅可以保證二者之間的界面質量，而后續基于單晶硅獲得的二氧化硅可具有與常規的Si基場效應晶體管的柵氧質量相匹配的性能，因此可以在不影響器件的耐壓性和可靠性的同時，提升柵極氧化層與SiC之間的界面質量，從而可以提高MOS場效應晶體管的性能。

在本發明的另一方面，本發明提出了一種MOS場效應晶體管。該MOS場效應晶體管是由前面所述的方法制備的。因此，該MOS場效應晶體管具有前面描述的方法獲得的MOS場效應晶體管所具有的全部特征以及優點，在此不再贅述。總的來說，該MOS場效應晶體管可以在不影響器件的耐壓性和可靠性的同時，具有較高的柵極氧化層與SiC之間的界面質量。