[发明专利]一种在碳化硅材料上制造栅极氧化层的方法

权利要求书

1.一种在碳化硅材料上制造栅极氧化层的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将碳化硅衬底上载至高温炉管中；

(2)在第一温度下，氧气、一氧化氮或者一氧化二氮的气氛中，在碳化硅衬底表面形成初始氧化层；

(3)通过步骤2中选择的不同气氛采取以下退火处理方式：

(3-1)当步骤(2)的气氛为氧气时，在第二温度下，一氧化氮气氛中，将步骤(2)中形成初始氧化层的碳化硅衬底进行第一次高温热退火处理；

(3-2)当步骤(2)的气氛为一氧化氮或者一氧化二氮时，在第二温度下，氩气气氛中，将步骤(2)中形成初始氧化层的碳化硅衬底进行第一次高温热退火处理；

(4)降低高温炉管的温度，将步骤(3)中形成初始氧化层的碳化硅衬底卸载；

(5)将步骤(4)中卸载的形成初始氧化层的碳化硅衬底采取以下其中一种方式形成主体氧化层：

(5-1)将形成初始氧化层的碳化硅衬底上载至低压炉管腔体中，在第三温度下使用低压化学气相淀积法形成主体氧化层；

(5-2)将形成初始氧化层的碳化硅衬底上载至原子层淀积设备腔体中，在第四温度下使用原子层淀积法形成主体氧化层；

(6)将低压炉管或者原子层淀积设备生长腔体的温度降低，将步骤(5)中形成主体氧化层的碳化硅衬底卸载；

(7)将步骤(6)形成主体氧化层的碳化硅衬底上载至高温炉管中；

(8)在第二温度下，氩气气氛中，将步骤(7)中形成主体氧化层的碳化硅衬底进行第二次高温热退火处理；

(9)将高温炉管的温度降低，将形成主体氧化层的碳化硅衬底卸载。

2.根据权利要求1所述的在碳化硅材料上制造栅极氧化层的方法，其特征在于：所述步骤(5-1)中，在第三温度下，通过加热的正硅酸四乙酯在初始氧化层表面使用低压化学气相淀积的方法淀积形成主体氧化层。

3.根据权利要求1所述的在碳化硅材料上制造栅极氧化层的方法，其特征在于：所述步骤(5-2)中，在第四温度下，在初始氧化层表面通过原子层淀积的方法形成主体氧化层的步骤如下：

(a)向原子层淀积设备生长腔体通入二异丙基氨基硅烷脉冲；

(b)通入氮气或者氩气脉冲进行吹扫；

(c)向原子层淀积设备生长腔体通入臭氧或者去离子水脉冲；

(d)通入氮气或者氩气脉冲进行吹扫；

(e)循环步骤(a)至步骤(d)，在初始氧化层表面通过原子层淀积的方法形成主体氧化层。

4.根据权利要求1所述的在碳化硅材料上制造栅极氧化层的方法，其特征在于：所述初始氧化层的厚度为10-15nm，所述主体氧化层的厚度为40-50nm。

5.根据权利要求1所述的在碳化硅材料上制造栅极氧化层的方法，其特征在于：所述第一温度为1100-1200℃，所述第二温度为1100-1300℃，所述第三温度为650-750℃，所述第四温度为300-350℃。

6.根据权利要求1所述的在碳化硅材料上制造栅极氧化层的方法，其特征在于：所述步骤(3)中第一次高温热退火处理时间为1-2小时，所述步骤(8)中第二次高温热退火处理时间为1-2小时。

7.根据权利要求1所述的在碳化硅材料上制造栅极氧化层的方法，其特征在于：所述氧气和氩气的流量为1-1.2slm/min，所述一氧化氮和一氧化二氮的流量为0.8-1slm/min。

8.根据权利要求2所述的在碳化硅材料上制造栅极氧化层的方法，其特征在于：所述加热正硅酸四乙酯的温度为40-45℃，气体的压强为0.2-0.5mbar。

9.根据权利要求3所述的在碳化硅材料上制造栅极氧化层的方法，其特征在于：所述二异丙基氨基硅烷的脉冲时间为0.02-0.06s，臭氧或者去离子水的脉冲时间为0.5-1s，氮气或者氩气的脉冲时间为0.2-1s，气体的压强为9-20mbar。

10.根据权利要求1所述的在碳化硅材料上制造栅极氧化层的方法，其特征在于：所述步骤(2)中气体的压强为900-1000mbar，所述步骤(3)中气体的压强为850-900mbar，所述步骤(8)中气体的压强为800-900mbar。