[发明专利]一种碳化硅表面氧化膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅表面氧化膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：1)清洗包括衬底(11)和外延薄膜(12)的碳化硅材料(10)；2)对所述外延薄膜(12)的上表面进行氧等离子体处理；3)高温下氢气预处理步骤2)所得样品(13)；4)氧化步骤3)所得样品(14)，得氧化膜(15)。本发明方法通过于碳化硅氧化膜形成前进行碳化硅表面钝化，提高碳化硅氧化膜质量，降低碳化硅/二氧化硅界面态密度，该方法简单易行，适用于大规模的工业生产。

技术领域

本发明涉及一种半导体材料的处理方法，具体涉及一种碳化硅表面氧化膜的制备方法。

背景技术

碳化硅材料具有宽带隙，高击穿场强，高热导率，高饱和电子迁移速率，极好的物理化学稳定性等特性，适用于高温，高频，大功率和极端环境下工作。碳化硅是唯一可以通过热氧化生成SiO₂介质层的宽带隙半导体，使得碳化硅尤其适合制备各种MOS结构器件。

然而，由于C的存在使得碳化硅的氧化机理较硅复杂的多，而且碳化硅/二氧化硅的界面态密度也远高于硅/二氧化硅界面，使得SiC MOSFET器件性能严重退化。研究表明C残留是造成碳化硅/二氧化硅高界面态的原因之一，因此，需要提供一种技术方案来降低C残留对界面态的影响，提高氧化膜质量、获得更好的碳化硅/二氧化硅界面和提高SiCMOSFET器件性能。

发明内容

本发明的目的是提供了一种碳化硅表面氧化膜的制备方法，通过在氧化膜形成前对碳化硅样品表面进行钝化处理，以提高氧化膜质量，获得更好的碳化硅/二氧化硅界面。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种碳化硅表面氧化膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

1)清洗包括衬底(11)和外延薄膜(12)的碳化硅材料(10)；

2)对所述外延薄膜(12)的上表面进行氧等离子体处理；

3)高温下氢气预处理步骤2)所得样品(13)；

4)氧化步骤3)所得样品(14)，得氧化膜(15)。

所述的碳化硅表面氧化膜的制备方法的第一优选技术方案，所述碳化硅材料(10)为n型或p型的4H-SiC或6H-SiC，所述外延薄膜(12)的厚度为0.1μm-500μm，其掺杂浓度为1×10¹³-1×10²¹cm^-3。

所述的碳化硅表面氧化膜的制备方法的第二优选技术方案，所述清洗的方法为RCA标准清洗法等本技术领域人员熟知的各种清洗方法。

所述的碳化硅表面氧化膜的制备方法的第三优选技术方案，所述氧等离子体处理为本技术领域熟知的多种实现方法之一或任意组合，处理功率为10^-3～10⁵W，气体流量为10^-3～10⁵sccm，处理时间为10^-2～10⁵min。

所述的碳化硅表面氧化膜的制备方法的第四优选技术方案，所述高温下氢气预处理的设备为箱式炉或管式炉。

所述的碳化硅表面氧化膜的制备方法的第五优选技术方案，所述高温下氢气预处理中对温度和流速的分布进行预定，所述温度和/或流速为恒定分布或可变分布。

所述的碳化硅表面氧化膜的制备方法的第六优选技术方案，所述可变分布为单阶梯或多阶梯分布。

所述的碳化硅表面氧化膜的制备方法的第七优选技术方案，所述温度分布梯度为30～2500℃，所述梯度上的维持时间为0.1～100000min，所述温度变化速率为0.1℃/min～2000℃/min。