[发明专利]一种制作SiC MOS电容的方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子技术领域，涉及半导体器件的制作，具体的说是有关SiC MOS电容的制作方法。

背景技术

SiC材料是宽禁带半导体中唯一一种可以通过自然氧化生成SiO₂的第三代半导体材料。这种第三代半导体SiC比前两代半导体具有禁带宽度宽、击穿电压高、热导率高的优势，这些优点可以使其在高温下工作更稳定，并可以胜任大功率的应用。因此，对于SiC器件和工艺的研究成为半导体器件研究领域里的热点。氧化层的质量和其界面特性是影响SiC器件电学性能的重要因素。SiC器件通常工作在高压、高功率条件下，这要求氧化层质量比较好、导通电阻比较小、有效迁移率比较高。而这些难题还一直在阻碍着SiC材料和器件的发展。目前，如何通过工艺改进来降低SiC/SiO₂的界面态密度一直是比较活跃的课题。

按照通常工艺步骤所制造出来的器件，其SiC/SiO₂界面态密度高达10¹⁴eV^-1cm^-2量级，这种高密度的界面态将导致器件性能的严重恶化，甚至使基于SiC器件的性能还达不到基于Si器件的性能。为解决这一问题，P.T.Lai等人于2002年在IEEE electron device lettersVOL.23，NO.7，JULY 2002.PP 410-412发表文章，他们采用的工艺是对SiC/SiO₂界面进行氮化处理，即采用NO、N₂O作为氧化气体进行氧化层的生长。采用这种工艺虽然在一定程度上改善了器件的界面特性，但是仍然存在无法精确控制含氮气体剂量，界面态密度较高及工艺复杂的缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的缺点，提供一种MOS电容的制作方法，以精确的控制N⁺的剂量，简化工艺流程，降低界面态密度，提高MOS电容界面特性。

为实现上述目的，本发明的实现步骤包括：

(1)对N-SiC外延材料进行清洗处理，并在温度为1050±5℃的条件下，干氧氧化一层厚度为10nm～25nm的SiO₂；

(2)对氧化后的样片，依次完成在Ar气环境中退火、在湿氧环境中湿氧氧化退火和在Ar气环境中的冷处理；

(3)采用化学气相淀积在冷处理后的样片上再淀积一层25nm～85nm厚的SiO₂；

(4)在SiO₂层上，先离子注入能量为8.5～28kev，剂量为7.2×10¹²～2.0×10¹³cm^-2的N⁺到SiC/SiO₂界面，再在温度为1000±5℃的Ar气环境中退火20min；

(5)将通过上述步骤得到的样片，通过光刻版真空溅射Al制作电极，并在温度为400±5℃的Ar气环境中退火30min，完成电容器件的制作。

本发明由于在氧化后引入N⁺离子，在界面和近界面处的N离子与未成键的Si原子形成N≡Si键、N≡O键，减少了悬挂键，缓和了界面应力，降低了近界面陷阱密度，改善了界面特性；同时由于采用离子注入的方式注入N⁺离子，实现了工艺上N⁺的精确可控，并实现了定量研究注入N⁺离子与界面陷阱密度的可能，且保证与现有工艺很好的兼容；此外由于采用干氧和淀积的方式生长氧化层，提高了氧化层生长的速度，并经过后序的湿氧氧化后退火，使得生长的氧化层质量更好。

测试表明，用本发明方法制作的MOS电容器，其界面陷阱密度达到了10¹¹eV^-1cm^-2的量级，比现有的技术降低了一个数量级。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

参照图1，本发明给出以下制作SiC MOS电容的三种实施例。

实施例1，包括如下步骤：

步骤1，清洗处理N-SiC外延材料。

1.1用去离子水对N-SiC外延材料进行超声清洗；

1.2用浓硫酸进行清洗所述的外延材料，并加热至冒烟，煮10min后，浸泡30min；

1.3用去离子水冲洗所述外延材料表面数遍；