[发明专利]叠栅SiC-MIS电容的制作方法

摘要

本发明公开了一种叠栅SiC-MIS电容的制作方法，主要解决SiC功率MIS器件栅泄漏电流过大、SiC和SiO2界面态密度过高以及击穿特性较差的问题。其制作过程是：对N型SiC外延片进行标准湿法清洗；通过干氧氧化方法生长一层SiO2薄膜，形成底层栅介质；在ECR PE-MOCVD系统中对生长的SiO2薄膜进行N等离子体处理；利用原子层淀积ALD方法淀积Al2O3介质膜，形成顶层栅介质；电子束蒸发衬底金属形成零电极；最后剥离形成栅金属，完成器件的制作。本发明提高了SiC-MIS电容在高温高功率应用时的栅介质可靠性，可用于大规模SiC-MIS器件和电路的制作。

主权项

一种叠栅SiC‑MIS电容的制作方法，包括以下步骤：第一步：对N型SiC外延片样品的表面进行标准湿法工艺清洗：第二步：在清洗后的SiC外延片样品正面的外延面制作氮化二氧化硅膜，形成底层栅介质：(2a)将表面清洗处理后的SiC样品在温度为750℃的N2环境中，推入氧化炉恒温区进行升温；(2b)当温度升至1180℃时，通入纯氧气，在干氧条件下氧化SiC外延片正面10min，生成厚度为8nm的SiO2氧化膜；(2c)在电子回旋共振ECR‑PE MOCVD系统中对已生成的SiO2氧化膜进行氮等离子体处理，工艺条件为：微波功率650±50W，温度为600±50℃，N2流量为70±10sccm，等离子体处理时间为7.5min；第三步，淀积Al2O3栅介质薄膜，形成上层栅介质：(3a)将进行氮等离子体处理后的SiC样品放入原子层淀积反应室中，以三甲基铝TMA和H2O为源，设置温度为300±50℃，气压为2Torr；(3b)对SiC样品表面先进行1.5秒的TMA脉冲冲洗，再依次进行2.5秒的N2脉冲冲洗、1.0秒的水蒸气脉冲冲洗和3.0秒的N2脉冲冲洗；(3c)对冲洗后的SiC样品重复进行200个周期的Al2O3薄膜淀积，得到厚度为20nm的Al2O3薄膜；第四步：在淀积完Al2O3薄膜的SiC样品背面制作衬底电极：(4a)将淀积完Al2O3薄膜的SiC样品置于电子束蒸发室中，蒸发室的真空度为1.6×10‑3Pa，蒸发速率为0.3nm/s；(4b)在SiC样品背面蒸发三种金属Ti/Ni/Au做衬底电极，其厚度分别为30nm、250nm和200nm；(4c)最后将做完衬底电极的SiC样品置于退火炉中在950℃下合金退火30分钟；第五步：在制作完衬底电极的SiC样品正面制作栅电极，完成SiC‑MIS电容的制作。