[发明专利]一种非晶态碳化硅薄膜的制备方法及其薄膜晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及功能薄膜的制备方法及应用领域，尤其涉及一种非晶态碳化硅功能薄膜的制备方法及非晶态碳化硅薄膜晶体管。

背景技术

碳化硅薄膜具有一系列优异特性，如：禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小、抗辐射能力强和化学稳定性好等，是制作一种半导体器件的重要材料。

碳化硅薄膜制备的方法有：物理气相沉积、化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积、电子回旋共振、脉冲激光沉积、反应磁控溅射、激光烧结法液相外延法、分子束外延法和各种外延沉积技术等。

西口太郎（申请号：201180002919.9）提出了一种通过对坩埚内的原料进行加热使其升华且将所得原料气体沉积在晶种上而生长碳化硅晶体的方法。传统的金属氧化物型场效应管（MOSFET）主要结构包括发射区、沟道区以及漂移区等组成，通过施加与材料表面垂直的电场，在靠近栅极的表面形成反型层，构成导电沟道，由于单极性的导电原理，MOSFET器件具有高开关速度的优点。而更高耐压的碳化硅MOSFET器件在设计、应用过程中，由于栅极绝缘材料的击穿导致器件提前穿通的情况，限制了MOSFET更高耐压的设计与应用。

普通的MOSFET结构基础上，盛况等人（申请号：201010592964.1，201120104328.X）在栅极下的衬底表面增加浓度不高的掺杂区，使得在器件承受高压时，栅极绝缘层中的电场减弱，从而降低绝缘层击穿的几率，提高碳化硅MOSFET的整体耐压值；这种器件应用于高压条件下的电气设备如交流电机、变频器、开关电源、牵引传动等场合的新型碳化硅MOSFET。

片冈光浩等人（申请号：03152590.3）首先提出在一种碳化硅衬底，直接刻蚀沟槽的碳化硅半导体器件。相似的情况，R.西米尼克等人（申请号：201110231060.0）提出一种延伸到碳化硅半导体本体中，且栅极电介质和栅电极在沟槽内形成的碳化硅沟槽半导体器件。

在利用碳化硅的半导体器件中，击穿电场强度随晶体平面取向而变化，而具有晶态成分的碳化硅半导体器件包括比较多的缺陷，因此增加了被击穿的概率。杉本博司等人（申请号：200680034006.4）提出在n（p）-型碳化硅倾斜的衬底的主表面上形成通过外延生长的方法制成的n（p）阻隔层从而提高了碳化硅半导体的电介质强度。碳化硅半导体衬底具有相对于(0001)平面或(000-1)平面的偏移角并且具有沿<11-20>方向的偏移方向，据于此，也可设计一种性能好的碳化硅半导体器件（申请号：201210009800.0）。A·施普利等人（申请号：201110283503.0）提供了一种制造碳化硅半导体器件的方法，包括：将包含硅的第一层施加到包含碳化硅的第二层，由此在第一层和第二层之间定义了界面，并氧化第一层的一些或全部。

总之，目前碳化硅半导体器件基本都是依据碳化硅本体或外延的特点而设计和制备的，为此，井上博挥等人（申请号：201080045944.0）还专门提出了一种碳化硅衬底。

但无论如何，在碳化硅衬底上形成有源层、电极等来制作半导体器件，需要利用步进机等的曝光步骤，因此无法避免在曝光过程中，碳化硅衬底发生翘曲的问题。为避免碳化硅本体在制作器件时出现的翘曲等问题，本发明提供了一种新的非晶态碳化硅薄膜和非晶态碳化硅薄膜半导体器件的制备方法，通过该方法制作器件具有耐压、抗击穿等特点；另外本制作方法具有操作简便，适于大面积连续生产的优点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种非晶态碳化硅薄膜的制备方法，由此方法得到的碳化硅薄膜在制作半导体器件时，能够避免现有技术中以碳化硅作为衬底时出现的翘曲问题。

本发明为解决上述技术问题采取如下技术方案：

一种非晶态碳化硅薄膜的制备方法，以硅源、碳源作为反应源，氩气作为保护气体，在掺杂剂的作用下，通过化学气相沉积技术得到；

所述的硅源选自三氯氢硅、四氯化硅、乙硅烷或硅烷；

所述的碳源选自甲烷；

所述的掺杂剂为n型掺杂剂或p型掺杂剂；

其中，掺杂剂和硅源流量混合比例为1%～20%，碳源和硅源流量混合比例为1：2～1：1。

其中的n型掺杂剂、p型掺杂剂可分别选择磷烷和氨气。

作为一种优选方式，所述的化学气相沉积技术是指等离子体化学气相沉积技术，腔室压强为20～200Pa；射频功率为50～350W；衬底温度为室温至350℃。