[发明专利]一种高k栅介质层的制备方法及碳化硅MOS功率器件

权利要求书

1.一种高k栅介质层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

对具有第一导电类型的碳化硅外延片进行高温牺牲氧化，在其外延层的上表面形成牺牲氧化层；

对所述牺牲氧化层进行腐蚀，直至完全去除所述外延层上的牺牲氧化层；

对所述去除牺牲氧化层后的外延层的上表面进行高温表面化处理，形成光滑的钝化表面；

在所述光滑的钝化表面上依次淀积Al₂O₃介质覆层、La_xHf_yO介质层和Al₂O₃介质覆层，并对所述Al₂O₃介质覆层、La_xHf_yO介质层和Al₂O₃介质覆层构成的叠层结构进行退火，形成高k栅介质层；

所述淀积Al₂O₃介质覆层包括：采用ALD原子层沉积法在所述光滑的钝化表面以及所述La_xHf_yO介质层上淀积Al₂O₃介质覆层；其中：所述ALD原子层沉积法的反应前驱体为三甲基铝TMA，氧化剂前驱体为臭氧O₃，温度范围为100～35℃；

所述淀积La_xHf_yO介质层包括：采用ALD原子层沉积法在所述Al₂O₃介质覆层上交替淀积La₂O₃纳米层和HfO₂纳米层；其中：所述淀积La₂O₃纳米层的反应前驱体为La(ⁱPrCp)₃，氧化剂前驱体为臭氧O₃，温度范围为200～400℃；所述淀积HfO₂纳米层的反应前驱体为La₂O₃，氧化剂前驱体为臭氧O₃，温度范围为200～400℃。

2.如权利要求1所述的一种高k栅介质层的制备方法，其特征在于，所述对碳化硅外延片进行高温牺牲氧化之前包括：

在所述碳化硅外延片的正面形成具有第一导电类型的外延层；

对所述碳化硅外延片清洗后，向所述外延层注入离子形成阱区；

向所述阱区注入离子分别形成源极接触区和基极接触区；

对注入离子后的碳化硅外延片依次进行退火和清洗。

3.如权利要求1所述的一种高k栅介质层的制备方法，其特征在于，所述对碳化硅外延片进行高温牺牲氧化之前包括：

按照由下到上的顺序在所述碳化硅外延片的正面依次形成具有第一导电类型的第一外延层、具有第二导电类型的第二外延层和具有第一导电类型的第三外延层；

对所述碳化硅外延片清洗后，向所述第三外延层注入离子形成基极接触区；

对注入离子后的碳化硅外延片依次进行退火、沟槽刻蚀和清洗；

其中：所述沟槽刻蚀包括对所述第一外延层、第二外延层和第三外延层进行刻蚀，形成沟槽区；所述沟槽区贯穿所述第一外延层和第二外延层，且其深度小于所述第一外延层、第二外延层和第三外延层的结深之和。

4.如权利要求2或3所述的一种高k栅介质层的制备方法，其特征在于，所述对碳化硅外延片清洗包括：对所述碳化硅外延片依次进行Piranha工艺清洗、RCA工艺清洗和DHF工艺清洗。

5.如权利要求1所述的一种高k栅介质层的制备方法，其特征在于，所述对碳化硅外延片进行高温牺牲氧化包括：采用箱式炉或管式炉在氧气O₂环境下对碳化硅外延片进行高温牺牲氧化；

其中：所述高温牺牲氧化的氧化温度为1200～1500℃，氧化时间为10～30min，氧气O₂的纯度为6N，氧气O₂的流量为0.1～10slm。