[发明专利]一种碳化硅表面低界面态氧化层的制备方法

说明书

本发明提供一种碳化硅表面低界面态氧化层的制备方法，所述方法包括：1)清洗碳化硅外延衬底；2)氧化步骤1)所述衬底；3)于无氧的含磷环境中，退火处理步骤2)所述氧化的碳化硅样品。本发明在传统氧化的基础上，加入磷环境下的退火，有助于提高氧化层质量，实现二氧化硅与碳化硅界面的钝化，降低碳化硅/二氧化硅界面态密度，提高沟道电子迁移率，减小器件的性能退化，工艺简单，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，具体涉及一种碳化硅表面低界面态氧化层的制备方法。

背景技术

碳化硅的宽禁带和高临界击穿场强等特性使其在功率器件方面得到广泛应用。目前基于碳化硅的电力电子器件技术已经取得了一系列技术突破，越来越彰显出其在电网、轨道交通、混合动力汽车和军事等上的广阔应用前景。高压碳化硅电力电子器件是电力电子器件的研究热点之一。

高压碳化硅开关器件制备过程中的高温氧化工艺是决定器件性能的核心工艺之一，其对高压碳化硅电力电子器件的耐压能力、通流能力、长期可靠性以及损耗性能等都有重要影响。SiC材料相比于其它宽禁带半导体具有自身的优势，它与Si相同通过热氧化工艺生成氧化膜SiO₂，且不引入其他杂质元素，使得其更易在成熟的硅器件制备工艺体系下设计并制备基于MOS结构的器件。

然而，SiC/SiO₂具有较高的界面态密度，导致碳化硅器件的反型沟道电子迁移率较低，严重影响了碳化硅功率MOSFET的性能。在整个禁带内，SiC/SiO₂的界面态密度D_it比Si/SiO₂界面态密度高两个数量级左右，其中导带附近的界面态密度更为陡峭，使得SiCMOSFET器件性能严重退化，使其开关速度低、通态电阻大、驱动能力和高温特性变差。因此，SiC MOS的界面特性成为碳化硅MOS器件的研究重点之一。

发明内容

本发明提供了一种碳化硅表面低界面态氧化层的制备方法，通过对氧化后的碳化硅表面进行钝化处理，有助于提高氧化层质量，获得更好的碳化硅/二氧化硅界面。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳化硅表面低界面态氧化层的制备方法，所述方法包括：

1)清洗碳化硅外延衬底；

2)氧化步骤1)所述衬底；

3)于无氧的含磷环境中，退火处理步骤2)所述氧化的碳化硅样品。

所述的碳化硅表面低界面态氧化层的制备方法的第一优选技术方案，所述外延衬底材料为n型或p型的4H-SiC或6H-SiC，其掺杂浓度为1×10¹³～10²¹cm^-3，所述外延的厚度为0.1～500μm。

所述的碳化硅表面低界面态氧化层的制备方法的第二优选技术方案，所述清洗的方法为本领域技术人员熟知的各种清洗方法，尤其是RCA标准清洗法。

所述的碳化硅表面低界面态氧化层的制备方法的第三优选技术方案，所述氧化的方法为本领域技术人员熟知的任何氧化方法，包括干氧、湿氧或N₂O中高温氧化等。

所述的碳化硅表面低界面态氧化层的制备方法的第四优选技术方案，所述含磷环境为载气通过鼓泡法携带含磷化合物进入退火炉。

所述的碳化硅表面低界面态氧化层的制备方法的第五优选技术方案，所述含磷化合物为POCl₃。

所述的碳化硅表面低界面态氧化层的制备方法的第六优选技术方案，所述载气为惰性气体N₂或Ar等。

所述的碳化硅表面低界面态氧化层的制备方法的第七优选技术方案，所述载气流量为100～5000sccm。