[发明专利]一种高介电常数栅介质材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高介电常数栅介质材料，其特征在于，自下至上，包括依次叠加的AlN层、AlO_xN_y层和Al₂O₃层；

其中，x、y是xAlO/yAlN层中的AlO与AlN的摩尔比，x的取值范围为1～10，y的取值范围为1～10。

2.一种制备权利要求1所述的高介电常数栅介质材料的方法，其特征在于，包括，

对碳化硅外延片进行预处理；

然后在碳化硅外延片上依次淀积AlN层、xAlO/yAlN层和AlO层；

经热退火后依次形成AlN层、AlO_xN_y层、Al₂O₃层，得到栅介质材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述热退火是在氮气、氩气或一氧化二氮的气氛下进行的；

所述热退火采用快速退火法，退火温度为800～1200℃，时间为10～60s；或，

所述热退火的温度为600～1000℃，时间为30～60min。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述xAlO/yAlN层是通过交替淀积AlO纳米层和AlN纳米层得到；其中，AlO纳米层中的AlO和AlN纳米层中的AlN的摩尔比为x：y。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述AlO纳米层的反应前驱体A为TMA，反应前驱体B为O₃或H₂O；

所述AlN纳米层的反应前驱体A为TMA，反应前驱体B为N₂和/或H₂；

所述AlO纳米层和AlN纳米层的淀积温度为200-350℃；

所述xAlO/yAlN层的厚度为10～100nm。

6.根据权利要求2-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述淀积的方法为原子层沉积工艺；

所述AlN层的淀积温度为100～350℃，反应前驱体A为TMA，反应前驱体B为N₂和/或H₂，所述AlN层的厚度为1～5nm；

所述AlO层的淀积温度为100～350℃，反应前驱体A为TMA，反应前驱体B为O₃或H₂O，所述AlO层的厚度为1～10nm。

7.根据权利要求2-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述预处理包括依次对外延片进行第一清洗、离子注入、第二清洗、高温牺牲氧化处理和高温表面处理的操作步骤。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述离子注入和所述第二清洗之间还包括刻蚀的步骤。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述高温牺牲氧化处理具体包括将第二清洗后的碳化硅外延片置于1000～1400℃、氧气气氛下氧化10～30min后得到牺牲氧化层，经湿法腐蚀除去牺牲氧化层的操作步骤；其中，氧气的流量为0.1～10slm，纯度为6N。

10.根据权利要求7-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述高温表面处理包括在HCl气体环境下对外延片的表面进行高温表面化处理的操作步骤；所述高温表面化处理的温度为1000～1500℃，时间为0.1～4h，HCl的纯度为6N，HCl的流量为0.01～1slm。