[发明专利]SiC氧化中SiC-SiO2界面碳杂质类型与位置分布的测定方法

说明书

一种SiC氧化中SiC‑SiO₂界面碳杂质类型与位置分布的测定方法，包括：提供一个包含SiC‑Si¹⁶O₂‑Si¹⁸O₂或SiC‑Si¹⁸O₂‑Si¹⁶O₂结构的SiC衬底样品，所述SiC衬底样品由SiC氧化获得；将所述SiC衬底样品放置在真空腔体中，对所述SiC衬底样品匀速加热，不同温度下SiO₂与不同类型的碳杂质反应，生成C¹⁶O和C¹⁸O，并逐渐从界面脱附进入所述真空腔体中；检测所述真空腔体内的C¹⁶O⁺和C¹⁸O⁺的离子电流；分析C¹⁶O⁺和C¹⁸O⁺离子电流的大小随温度的变化曲线判断碳杂质的类型；分析C¹⁶O⁺和C¹⁸O⁺离子电流的大小随时间的变化关系，确定C¹⁶O⁺和C¹⁸O⁺在样品中的扩散机制，利用扩散方程得到不同位置的碳杂质浓度。本发明的测试方法操作简单，准确度高，为表征和筛选合格碳杂质浓度的SiC衬底提供了新的思路。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种SiC氧化中SiC-SiO₂界面碳杂质类型与位置分布的测定方法。

背景技术

下一代高效电力电子器件技术的核心。SiC MOSFETs相比于Si MOSFETs导通电阻更小、开关电压更高、应用频率更高、温度性能更好，特别适用于功率开关应用。SiC MOSFET器件的集成制造工艺，特别是栅介质工艺，是当前研究的热点。

SiC是唯一能够热生长SiO₂的化合物半导体，这就使得SiC可以实现所有Si MOS的器件结构。SiC的热氧化需要比Si更高的氧化温度，氧化温度高达1300℃。目前主流的SiC氧化工艺主要是采用电阻加热方式的氧化炉，主要原理是基于SiC与氧气分子的反应，但是这种与氧气分子氧化的方法，容易造成界面处残留碳簇、间隙原子碳、Si-O-C键、C的悬挂键等缺陷，界面质量退化，导致迁移率降低，如图1所示。

因此，SiC-SiO₂界面处的碳杂质类型与位置分布是评价SiC氧化工艺制备的SiC-SiO₂界面质量的重要指标，然而目前并没有一个行之有效的方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种SiC氧化中 SiC-SiO₂界面碳杂质类型与位置分布的测定方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种SiC氧化中SiC-SiO₂界面碳杂质类型与位置分布的测定方法，包括：

提供一个包含SiC-Si¹⁶O₂-Si¹⁸O₂或SiC-Si¹⁸O₂-Si¹⁶O₂结构的SiC衬底样品，所述SiC衬底样品由SiC氧化获得；

将所述SiC衬底样品放置在真空腔体中，对所述SiC衬底样品匀速加热，不同温度下SiO₂与不同类型的碳杂质反应，生成C¹⁶O和C¹⁸O，并逐渐从界面脱附进入所述真空腔体中；