[发明专利]一种提高SiC MOSFET器件高、低温稳定性的钝化方法

摘要

本发明涉及碳化硅半导体器件制造及可靠性技术领域，一种提高SiC MOSFET器件高、低温稳定性的钝化方法，包括以下步骤：(1)采用RCA工艺清洗，(2)高温热氧化，(3)氮氢混合等离子体钝化处理，(4)涂胶、光刻、腐蚀、去胶、离子注入以形成源区和漏区，(5)完成SiC MOSFET的制作。本发明通过氮氢混合等离子体中N‑H的协同作用有效的钝化氧化层陷阱和界面陷阱，其中H元素可以在N钝化的基础上近一步钝化氧化层陷阱和界面陷阱，并将多余的氮产生的深能级陷阱移向禁带下半部分或禁带之外，减少了陷阱对MOS器件稳定性的影响，提高了SiC MOSFET器件在低温(80～300K)和高温(300～500K)下的稳定性。

主权项

1.一种提高SiC MOSFET器件高、低温稳定性的钝化方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、采用RCA工艺清洗，具体包括以下子步骤：(a)将碳化硅晶片置于浓硫酸与双氧水的混合溶液中，80～150℃清洗10～60min，再用去离子水淋洗碳化硅晶片表面数遍，所述浓硫酸与双氧水的体积比为1:1；(b)将子步骤(a)中的碳化硅晶片取出置于一号清洗液中，60～90℃清洗1～10min，然后用浓度为0.1％～20％的氢氟酸水溶液清洗，再用去离子水淋洗碳化硅晶片表面数遍，所述一号清洗液是由水、双氧水和氨水按6:1:1～7:2:1体积比组成的混合溶液；(c)将子步骤(b)中的碳化硅晶片取出置于二号清洗液中，60～90℃清洗1～10min，然后用浓度为0.1％～20％的氢氟酸水溶液清洗，再用去离子水淋洗碳化硅晶片表面数遍，所述二号清洗液是由水、双氧水和盐酸按6:1:1～8:2:1体积比组成的混合溶液；(d)将子步骤(c)中的碳化硅晶片取出，采用红外灯烘干碳化硅晶片表面；步骤2、高温热氧化，将清洗和烘干后的碳化硅晶片置于氧化炉中1000～1400℃下干氧热氧化形成一层30～50nm的SiO2薄膜；步骤3、氮氢混合等离子体钝化处理，将干氧热氧化后的碳化硅晶片进行电子回旋共振微波氮氢混合等离子体钝化处理，具体包括以下子步骤：(a)将干氧热氧化后的碳化硅晶片放置在样品盘中，再用抽送杆送入到电子回旋共振微波等离子体系统的放电室中；(b)对放电室分别进行机械泵抽真空和分子泵抽真空处理，当真空度达到10‑4Pa以下时，加热升温至300～900℃，加热时间控制在30～100min；随后向放电室通入激发气源N2、H2两种混合气体：N2和H2流量比为2:1～1:10，微波功率控制在200～800W，然后开启电子回旋共振微波等离子体的微波放电源按钮，处理时间控制在0～30min；(c)钝化处理完成后，关闭加热源和微波源，将碳化硅晶片在N2气氛保护下冷却到室温取出；步骤4、涂胶、光刻、腐蚀、去胶、离子注入以形成源区和漏区，在有SiO2薄膜的碳化硅晶片上进行涂胶、光刻、腐蚀、去胶、离子注入以形成源区和漏区，并将样品在Ar或N2气氛保护下进行10～50min的高温退火处理，温度控制在1000～1700℃；步骤5、完成SiC MOSFET的制作，利用金属掩模板通过热蒸发或溅射金属Al制作电极，在氮气或氩气保护下升温至400～450℃，退火10～50min，冷却至室温完成SiC MOSFET的制作。