A method of silicon carbide oxidation based on microwave plasma under alternating current voltage includes: step 1, providing silicon carbide substrate and placing silicon carbide substrate in microwave plasma generator; step 2, adding oxygen gas to generate oxygen plasma under alternating current voltage; step 3, controlling the transportation of oxygen ions and electrons in the oxygen plasma through the alternating current voltage. A predetermined thickness of oxide layer is formed on the silicon carbide substrate. When the voltage of the silicon carbide substrate is negative, oxygen ions near the interface react with silicon carbide. When the voltage of the silicon carbide substrate is positive, electrons close to the interface react with silicon carbide to reduce carbon residue and remove carbon residue. Step 4, stop introducing oxygen gas, and the reaction ends. The invention can realize real-time repair of silicon carbide oxide layer, effectively reduce carbon residue, improve interface quality, and reduce the scattering effect of defect centers on carriers in the oxide layer.
【技术实现步骤摘要】
基于交流电压下微波等离子体的碳化硅氧化方法
本专利技术属于半导体
,具体涉及一种基于交流电压下微波等离子体的碳化硅氧化方法。
技术介绍
碳化硅(SiC)属于第三代半导体材料,由于其优异的物理性能如:禁带宽度大、击穿电场高、电子迁移率大、热导率高,使得其特别适合制备电力电子器件。而SiCMOSFETs是最受关注的电力电子器件,相比于SiMOSFETs,SiCMOSFETs导通损耗小、开关速度快,承受温度高,特别适用于功率开关应用。如何减小SiCMOSFETs栅氧处的缺陷,仍是当前的研究重点。由于SiC能够热生长SiO2的化合物半导体,使得其可以制备类似SiMOS的器件结构。然而,SiC的热氧需要比Si更高的温度,高达1300℃。当前,SiC热氧主要采用电阻加热方式的氧化炉,在高温下氧气分子与SiC反应生成SiO2,反应过程在热平衡条件下进行,导致界面质量退化如:界面碳簇残留,生成Si-O-C键、C的悬挂键和氧空位等缺陷,如图1所示。碳簇的存在会在界面处形成缺陷中心,降低载流子的迁移率,SiCMOSFETs器件的输出性能。另外,高温氧化还会造成界面损伤,降低氧化效率。因此,高效、低界面态的栅氧工艺是保障SiCMOSFETs可靠工作的关键。近年,有人提出了在低温下利用等离子体氧化SiC的方法,改善了界面质量。然而该方法的氧化效率较低,获得厚栅氧时,氧化时间较长。另外,在氧化过程中,SiC和SiO2的界面处,SiC和SiO2仍会处于一种热力学平衡态,导致界面质量并不理想。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题,本专利技术提出了一种基于交流电压下微波等离子体 ...
【技术保护点】
1.一种基于交流电压下微波等离子体的碳化硅氧化方法,其特征在于,包括:步骤一、提供碳化硅衬底,将碳化硅衬底放置在微波等离子体发生装置中;步骤二、加入含氧气体,在交流电压下产生氧等离子体;步骤三、通过所述交流电压控制所述氧等离子体中的氧离子与电子的运动,在所述碳化硅衬底上生成预定厚度的氧化层,其中,碳化硅衬底电压为负时,氧离子靠近界面与碳化硅发生氧化反应,碳化硅衬底电压为正时,电子靠近界面与碳化硅发生还原反应,将碳残留去除;步骤四、停止通入含氧气体,反应结束。
【技术特征摘要】
1.一种基于交流电压下微波等离子体的碳化硅氧化方法,其特征在于,包括:步骤一、提供碳化硅衬底,将碳化硅衬底放置在微波等离子体发生装置中;步骤二、加入含氧气体,在交流电压下产生氧等离子体;步骤三、通过所述交流电压控制所述氧等离子体中的氧离子与电子的运动,在所述碳化硅衬底上生成预定厚度的氧化层,其中,碳化硅衬底电压为负时,氧离子靠近界面与碳化硅发生氧化反应,碳化硅衬底电压为正时,电子靠近界面与碳化硅发生还原反应,将碳残留去除;步骤四、停止通入含氧气体,反应结束。2.根据权利要求1所述的碳化硅氧化方法,其中,所述交流电压为方波电压,周期为10-30s,电压幅值为5-10v。3.根据权利要求1所述的碳化硅氧化方法,其中,氧等离子体与碳化硅的反应温度为500-900℃...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘新宇,王盛凯,白云,汤益丹,韩忠霖,田晓丽,陈宏,杨成樾,
申请(专利权)人:中国科学院微电子研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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