[发明专利]一种VDMOS功率器件用二氧化硅层的制备方法

说明书

本发明涉及一种VDMOS功率器件用二氧化硅层的制备方法，二氧化硅层采用低压工艺生长，生长前对所用石英晶舟，碳化硅桨用酸液进行清洗；将硅衬底片装在晶舟上，然后将晶舟放置在碳化硅桨上；从炉管当前的750℃升到800℃，通入氧气；通入气态三氯乙烯作为生长辅助气体，然后进行湿氧化；通入氧气，通入三氯乙烯气体；将温度从800℃降至750℃，保持通入氮气待硅衬底片温度降低至30~50℃后从晶舟上取出，至此整套工艺完成，硅衬底上形成了二氧化硅层，之后测量监控片二氧化硅层的厚度。降低了炉管内部集聚的颗粒等杂质的含量；降低层错缺陷产生几率，显著提高了二氧化硅层质量。

技术领域

本发明涉及一种二氧化硅层的制备方法，尤其涉及一种VDMOS功率器件用二氧化硅层的制备方法。

背景技术

VDMOS功率器件属于功率器件的一种，在其发展的过程中，为了更好的控制栅极漏电水平，它的器件结构和加工工艺也都在不同程度的变化或演变，但其基本结构仍然被传承至今。VDMOS功率器件的基本结构包含硅衬底、外延、源极和漏极掺杂、栅极金属或多晶硅和栅极二氧化硅层。在实际应用时，栅极与源极或栅极与漏极间，电场最强的地方，基本都出现在栅极二氧化硅层上。所以，栅极二氧化硅层相关的清洗，氧化，刻蚀等工艺都是反复试验的部分，其中最主要的工艺是栅极二氧化硅层。栅极氧化诱生的层错缺陷导致栅极漏电失效，它的质量优劣直接关系到VDMOS功率器件的电学性能。

栅极二氧化硅层的优劣与硅片本身的质量存在很大的关系，VDMOS功率器件采用直拉单晶硅片进行加工，直拉单晶时的氧元素沉淀为这些缺陷生长的原始基础，氧沉淀的浓度越高，后续生长出的氧化诱生层错缺陷越多；在硅片加工时，可通过一定气体氛围、温度、升降温速率进行优化改善，在硅的表面形成一层无缺陷的二氧化硅层区域，为后续的VDMOS功率器件加工提供良好的基础。

发明内容

本发明的目的是克服现有VDMOS功率器件的二氧化硅层因氧化诱生的层错缺陷导致漏电失效的问题，通过降低工艺温度和调整气体流量抑制层错缺陷生成几率；在栅极二氧化硅层生长时通入大流量的氮气进行保护，阻止炉管外的颗粒进入炉管内，同时采用减缓升降温速率的方式显著改善了热应力，获得一种VDMOS功率器件用低缺陷二氧化硅层的制备方法。

本发明采取的技术方案是：一种VDMOS功率器件用二氧化硅层的制备方法，其特征在于，步骤如下：

第一步、二氧化硅层采用低压工艺生长，生长前需要对所用石英晶舟，碳化硅桨用酸液进行清洗，以清除吸附晶舟卡槽内壁和碳化硅桨表面的附着物，给炉子内的炉管加热，温度设定为750 ℃，通入工艺氮气进行保护，工艺氮气流量设定为12 L/min，通入时间为5min，之后加大工艺氮气流量，流量设定为20 L/min，在高温下对炉管前期沉积的颗粒通过吹扫方式进行去除，吹扫时间设定为10min，之后将工艺氮气流量恢复到12 L/min，将炉管升温速率设为10℃/min，当炉管温度升至750℃后，稳定15min；

第二步、将硅衬底片装在晶舟上，然后将晶舟放置在碳化硅桨上，从炉口将碳化硅桨送入到炉管内，移动速度为20cm/min，10min后硅衬底片放置完毕，硅衬底片参考面位置统一向上；炉口，炉中，炉尾分别放置一片监控片，监控片为N型抛光片，电阻率10~20Ω·cm，晶向100，厚度610~640μm；

第三步、从炉管当前的750℃升到800℃，升温速率为2℃/min，需要25min升至800℃，通入200mL/min的氧气，然后稳定5min，升温至800℃后保持稳定5min，之后恒温800℃保持351min；

第四步、通入气态三氯乙烯作为生长辅助气体，流量设定50mL/min，时间为190min，通入氧气，流量设定9L/min，生长时间为190min，然后进行湿氧化，氧气流量设定900mL/min，氮气停止通入；