[發(fā)明專利]一種碳化硅MOS電容器件及其制作方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010244764.0
• 申請日: 2020-03-31
• 公開（公告）號: CN111403280A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 羅志鵬;許恒宇;金智;萬彩萍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L29/94;H01L29/30
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱宗力

本發(fā)明提供了一種碳化硅MOS電容器件及其制作方法，在第一次退火處理時是在Ar氣氛條件下或含O元素的Ar氣氛條件下進行的，進而通過Ar退火能夠去除SiC外延層和柵氧化層的界面處的C元素，使得C元素相關(guān)缺陷發(fā)生分解并離開界面處位置；且進一步在含O元素的Ar氣氛條件下退火，能夠促進C元素相關(guān)缺陷的分解和去除；而后在第二次退火處理時是在含N氣氛條件下進行的，含N氣氛的退火可以將N元素引入到SiC外延層和柵氧化層的界面處，進而能夠鈍化界面處存在的懸掛鍵或其他缺陷，最終改善了柵氧化層和SiC外延層的界面處的缺陷，提高了碳化硅MOS電容器件的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體功率器件技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地說，涉及一種碳化硅MOS電容器件及其制作方法。

背景技術(shù)

相較于以硅為代表的第一代半導體材料和以砷化鎵為代表的第二代半導體材料，第三代半導體材料SiC具有更大的禁帶寬度和更高的臨界擊穿場強。相比同等條件下的硅功率器件，SiC器件的耐壓程度約為硅材料的100倍，特別是近年來SiC器件廠商陸續(xù)推出的肖特基二極管(Schottky Barrier Diode,SBD)以及結(jié)勢壘肖特基二極管(JunctionBarrier Schottky,JBS)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，耐壓范圍已經(jīng)達到600V-1700V。同時，SiC具有較高的熱導率和較低的本征載流子濃度，能夠承受約600℃的結(jié)溫，使得SiC器件的工作溫度極限大大提高。另外，SiC器件的電子飽和速率較高、正向?qū)娮栊　⒐β蕮p耗較低，適合大電流大功率運用，降低了對散熱設備的要求。相對于其它第三代半導體(如GaN)而言，SiC能夠較方便的通過熱氧化形成二氧化硅。所以SiC被認為是新一代高效能電力電子器件重要的發(fā)展方向，在新能源汽車、軌道交通、機車牽引、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。

但在SiC功率器件中，通過熱氧化生成的柵氧化層會在SiO₂/SiC界面處引入大量的(如碳團簇和氧空位等)缺陷，導致界面處界面態(tài)密度大幅增加，使SiC金屬氧化物半導體場效應晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor，MOSFET)的反型層載流子有效遷移率大幅下降并且使柵氧化層可靠性降低，嚴重制約了SiC功率器件的發(fā)展與應用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種碳化硅MOS電容器件及其制作方法，有效解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，改善了柵氧化層和SiC外延層的界面處的缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種碳化硅MOS電容器件的制作方法，包括：

提供一SiC外延片，所述SiC外延片包括SiC襯底及位于所述SiC襯底上的SiC外延層；

對所述SiC外延片進行氧化處理，形成位于所述SiC外延層背離所述SiC襯底一側(cè)的柵氧化層；

對形成有所述柵氧化層的SiC外延片，在Ar氣氛條件下或含O元素的Ar氣氛條件下進行第一次退火處理；

對形成有所述柵氧化層的SiC外延片，在含N氣氛條件下進行第二次退火處理；

在所述柵氧化層背離所述SiC襯底一側(cè)形成第一電極，且在所述SiC襯底背離所述SiC外延層一側(cè)形成第二電極。

可選的，所述第一次退火處理時退火溫度范圍為1200℃-1500℃，包括端點值。

可選的，所述第二次退火處理時退火溫度范圍為1200℃-1500℃，包括端點值。

可選的，所述含N氣氛條件為NO氣氛條件、N₂氣氛條件、NH₃氣氛條件或NO₂氣氛條件。

可選的，所述第一次退火處理時退火溫度高于所述氧化處理時氧化溫度。