[发明专利]一种降低SiC MOS界面态密度的表面预处理方法

摘要

本发明涉及半导体器件性能改进技术领域，一种降低SiC MOS界面态密度的表面预处理方法，包括以下步骤：1、采用公知的RCA方法清洗、烘干SiC表面，2、采用氢氮混合等离子体对氧化前的SiC表面进行处理，3、热氧化生长SiO₂膜，4、热蒸发Al电极。本发明采用ECR微波等离子体系统产生的低能高活化的低温氢氮混合等离子体对氧化前的SiC表面进行预处理，不仅实现了低温工艺，避免了常规等离子体给SiC表面带来的损伤，而且实现了氢和氮钝化效果的结合，有效地去除SiC表面的杂质离子和残留的碳，表面的氢和氮抑制了氧化过程中缺陷的产生，显著降低SiC MOS界面态密度。另外，该系统中配备了RHEED原位监测系统，特别适用于SiC表面态钝化过程的监控与机理研究。

主权项

一种降低SiC MOS界面态密度的表面预处理方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、采用公知的RCA方法清洗、烘干SiC表面；步骤2、采用氢氮混合等离子体对氧化前的SiC表面进行处理，具体包括以下子步骤：(a)将步骤1清洗、烘干后得到的SiC，在氮气保护下置于ECR微波等离子体系统的石英放电室中；(b)对放电室抽真空，当真空度达到10^‑4Pa以下时，利用RHEED观察SiC在处理前的表面微结构；(c)通入氮气，流量控制在20～30sccm，在氮气保护下开始对SiC进行升温处理，用于防止SiC表面被其它杂质所污染，温度控制在200～800℃，随后关闭氮气气源，启动微波源，微波源功率控制在200～800W，然后通入氢与氮混合气体，氢气体流量控制在40～80sccm，氮与氢气体流量比为1:5～10，此时ECR微波等离子体系统产生高浓度、高活性和低损伤的氢氮混合等离子体，处理时间控制在2‑10min；(d)每间隔1min利用RHEED观察SiC处理后的表面微结构，进而确定处理效果最佳的时间点；(e)处理完成后，关闭微波源和氢气气源，调节氮气的流量控制在20～30sccm，在氮气保护下开始降温，将SiC冷却到室温取出；步骤3、热氧化生长SiO₂膜，将步骤2中子步骤(e)得到的SiC进行干氧氧化处理，具体包括以下子步骤：(a)将氧化炉从室温条件下升温至1100～1300℃，采用氮气排空氧化炉内空气，在氮气保护下，将SiC衬底放入石英舟缓慢推入氧化炉管道恒温区中，在纯干氧气氛中将SiC衬底氧化90～120min，形成一层厚度为25～35nm的SiO₂膜；(b)氧化完成后，保持氧化炉温度不变，并向氧化炉管道中通入氮气，对SiC进行退火处理，退火时间控制在10～30min；(c)退火完成后，在氮气保护下将氧化炉降温至300℃以下，再进行自然冷却，室温下缓慢拖出石英舟取出SiC；步骤4、热蒸发Al电极，具体包括以下子步骤：(a)将步骤3中子步骤(c)制得表面热氧化生长SiO₂膜的SiC，正面用光刻胶保护住，采用稀释的氢氟酸溶液刻蚀掉SiC背面SiO₂膜，并用丙酮溶液去掉正面的光刻胶；(b)利用金属掩模板通过阻抗加热蒸发形成背面欧姆接触Al电极，在氮气保护下升温至400～450℃，退火10～30min；(c)利用金属掩模板通过阻抗加热蒸发形成正面Al栅电极，在氮气保护下升温至400～450℃，退火10～30min，冷却至室温完成SiC MOS电容器件制作。