[发明专利]碳化硅MOSFET栅氧化层的制备方法

说明书

本发明涉及一种碳化硅MOSFET栅氧化层的制备方法，属于半导体器件制造技术领域，该方法包括：对一晶圆片进行前道工序处理获取SiC衬底；对所述SiC衬底的表面进行预处理；对经过预处理的SiC衬底表面进行钝化掺杂处理；根据需要生长的栅氧化层厚度在经过钝化掺杂处理的SiC衬底表面ALD沉积单晶硅薄膜；对所述单晶硅薄膜进行氧化处理获取栅氧化层。本申请提供的方法通过对经过预处理的SiC衬底表面进行钝化掺杂、ALD沉积单晶硅薄膜，可改善沟道迁移率的同时提高栅氧化层的致密性及电性能；此外，根据所需栅氧厚度控制沉积单晶硅薄膜的厚度，控制单晶硅薄膜进行氧化使Si完全氧化并停在SiC表面形成栅氧化层，可解决SiC/SiOsubgt;2/subgt;界面C残留和聚集以影响沟道载流子迁移率的问题。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术领域，尤其涉及一种碳化硅MOSFET栅氧化层的制备方法。

背景技术

SiC因为其优异的物理性能，宽禁带、高临界击穿场强、高热导率、高电子饱和漂移速度等作为第三代半导体材料备受关注，SiC MOSFET作为电力电子器件，在高压，高温，大功率领域被寄予厚望取代Si基MOSFET及IGBT，SiC是继Si之后唯一可以通过高温热氧化法制备氧化层介质的第三代半导体材料，这使得用SiC制作MOSFET变得简单易行；因为SiC栅氧的质量及SiC/SiO₂界面态密度是影响MOSFET器件的可靠性及稳定性的重要因素，国内外对SiC MOSFET栅氧的制备方法及SiC/SiO₂界面的处理进行了广泛的研究；当前主流的SiCMOSFET栅氧制备工艺是对SiC表面进行氧化钝化处理后清洗去除氧化层及defect然后直接对SiC进行高温热氧化获得所需厚度的氧化层，再在NO中对氧化层进行退火处理，这一步的主要作用是用NO对SiC/SiO₂界面做N钝化处理同时致密氧化层提高栅氧质量,该方法已经被广泛应用在生产中。

然而，直接对SiC进行高温热氧化的方法存在栅氧质量差，SiC/SiO₂界面态密度高，C聚集在界面处，导致器件稳定性和可靠性差，沟道载流子迁移率低等多种问题，直接氧化SiC，硅和碳分别被氧化，硅氧化生成二氧化硅覆盖在SiC表面，碳氧化生成CO和CO₂气体需通过二氧化硅传送到环境气氛中，在传送过程中会在二氧化硅中残留，影响二氧化硅的致密性及电性能，在氧化过程中C反应不完全容易导致界面残留的C聚集形成电荷陷阱降低载流子迁移率；另外，氧化后在NO气分中退火，NO分解后的组分需经过熔融的二氧化硅传送到SiC/SiO₂界面处，熔融的二氧化硅会阻碍钝化的有效组分到达SiC/SiO₂的界面，影响钝化效果，退火过程中引入更多的杂质在二氧化硅中影响二氧化硅的致密度和电性能。

发明内容

本发明意在提供一种碳化硅MOSFET栅氧化层的制备方法，以解决现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。

本发明提供的碳化硅MOSFET栅氧化层的制备方法，包括：

对一晶圆片进行前道工序处理获取SiC衬底；

对所述SiC衬底的表面进行预处理；

通过氮等离子体、氢等离子体或氮等离子体与氢等离子体的组合对经过预处理的SiC衬底表面进行钝化掺杂处理；

根据需要生长的栅氧化层厚度在经过钝化掺杂处理的SiC衬底表面ALD沉积单晶硅薄膜；

对所述单晶硅薄膜进行氧化处理获取栅氧化层。

在上述的方案中，对经过预处理的SiC衬底表面进行钝化掺杂处理在NH₃或N₂或其组合气氛中。

在上述的方案中，对经过预处理的SiC衬底表面进行钝化掺杂处理在NH₃或He或其组合气氛中。