SiC MOS电容器件制备方法技术

本发明专利技术提供一种SiC MOS电容器件制备方法，从衬底材料的角度出发研究电学性能的变化来改善SiC MOS器件的性能，具体地通过对SiC外延晶片采用背面减薄工艺来改变SiC外延晶片的应力，不仅能够实现低温工艺以及避免常规等离子体刻蚀给SiC表面带来的损伤以保持SiC MOS电容器件的稳定性，而且能够有效地减小SiC/SiO2界面态密度以改善器件的迁移率特性。

【技术实现步骤摘要】
SiCMOS电容器件制备方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种SiCMOS电容器件制备方法。
技术介绍
SiC作为第三代半导体材料，与Si相比拥有更大的禁带宽度、更高的电子迁移率、饱和电子速率、热导率等优良特性，从而有更小的导通电阻。但是，在实际工艺制作中，由于SiC/SiO2界面态密度过高导致沟道迁移率过低，严重制约SiCMOSFET器件的性能。因此，降低SiC/SiO2界面态密度是SiCMOS器件研究领域的关键技术问题。虽然目前改善SiC/SiO2界面态密度的方案有不断的提高，但是SiC/SiO2界面态密度仍旧比Si/SiO2界面态高出一个数量级。截至目前，通过氢气界面钝化技术来降低SiC/SiO2界面态密度能够提高SiO2/SiC界面质量，但是根据第一性原理计算，表明了SiC/SiO2界面态密度的本征问题：无应力工艺对于获得高质量MOSFET器件是非常必要的。尤其是对于低于600V的MOSFET低压器件，由于衬底电阻相对于导通电阻占有较大的比例，而减薄工艺与应力分布密切相关，因此，需要设计一种基于表面预处理的SiCMOSFET器件制备方法以获得高质量的MOSFET器件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有工艺的不足，提出一种SiCMOS电容器件制备方法，通过对SiC外延晶片采用背面减薄工艺来改变SiC外延晶片的应力以降低SiC/SiO2界面态密度，从而能够改善SiCMOS电容器件的迁移率特性，以获得高性能的SiCMOS电容器件。本专利技术提供一种SiCMOS电容器件制备方法，所述方法包括：A1、对SiC外延晶片进行背面减薄处理；A2、利用RCA标准清洗法清洗经过背面减薄处理后的SiC外延晶片；A3、对清洗后的SiC外延晶片进行热氧化处理以在SiC外延晶片的表面生长出SiO2膜作为栅介质层；A4、对完成热氧化生长SiO2膜的SiC外延晶片正面通过加热蒸发Al形成正面栅电极；A5、对完成上述步骤的SiC外延晶片背面通过加热蒸发Al形成背面Al电极。本专利技术实施例提供的SiCMOS电容器件制备方法，通过对SiC外延晶片采用背面减薄工艺来改变SiC外延晶片的应力，不仅能够实现低温工艺以及避免常规等离子体刻蚀给SiC表面带来的损伤以保持SiCMOSFET器件的稳定性，而且能够有效地减小SiC/SiO2界面态密度以改善器件的迁移率特性。附图说明图1为本专利技术一实施例SiCMOS电容器件制备方法的流程图；图2为经过背面减薄处理和未经过背面减薄处理的SiCMOS电容的界面态密度。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种SiCMOS电容器件制备方法，如图1所示，所述方法包括：A1、对SiC外延晶片进行背面减薄处理；A2、利用RCA标准清洗法清洗经过表面减薄处理后的SiC外延晶片；A3、对清洗后的SiC外延晶片进行热氧化处理以在SiC外延晶片的表面生长出SiO2膜作为栅介质层；A4、对完成热氧化生长SiO2膜的SiC外延晶片正面通过加热蒸发Al形成正面栅电极；A5、对完成上述步骤的SiC外延晶片背面通过加热蒸发Al形成背面Al电极。本专利技术实施例提供的SiCMOS电容器件制备方法，通过对SiC外延晶片采用背面减薄工艺来改变SiC外延晶片的应力，不仅能够实现低温工艺以及避免常规等离子体刻蚀给SiC表面带来的损伤以保持SiCMOSFET器件的稳定性，而且能够有效地减小SiC/SiO2界面态密度以改善器件的迁移率特性。可选地，所述SiC外延晶片为N型4H-SiC外延晶片。可选地，所述对SiC外延晶片进行背面减薄处理包括：将所述SiC外延晶片按照待减薄面朝上放置于黏附衬片表面，并对所述SiC外延晶片的待减薄面进行减薄处理。具体地，所述步骤A1包括以下子步骤：1a)设置热板温度，将黏附衬片放置于热板上并夹取适量蜡均匀地涂抹在黏附衬片上使其融化为液体；1b)将SiC外延晶片按照待减薄面朝上放置于黏附衬片表面；1c)设置温度进行压片，测量SiC外延晶片高度，将SiC外延晶片按照待减薄面朝上放置在一夹具上，同时打开真空机械泵电源，并确认磨砂玻璃被真空吸附；1d)打开PM51电源，并设置机械臂摆臂位置和速度，同时打开料筒电源使研磨液流出；1e)打开磨盘电源并设置磨盘的转速和时间，待研磨液浸满这个磨盘时将夹具倒置在磨盘面上，固定于机械臂的月牙口中；1f)待磨盘转速缓慢加速到设定转速时开始计时，待计时时间到达后，磨盘缓慢减缓转速至停止时取下夹具，并用无尘纸浸润乙醇擦拭减薄后的晶片，关闭机械泵，从黏附衬片上取下经过背面减薄处理后的SiC外延晶片。可选地，所述利用RCA标准清洗法清洗经过背面减薄处理后的SiC外延晶片包括：A21、利用去离子水对经过背面减薄处理后的SiC外延晶片进行超声清洗以去除SiC外延晶片上的明显异物；A22、将经过步骤A21处理后的SiC外延晶片浸泡在体积比为1:1的浓硫酸和双氧水混合溶液中加热清洗15分钟，然后取出SiC外延晶片并利用去离子水冲洗表面；A23、将经过步骤A22处理后的SiC外延晶片浸泡在体积比为1:1的氨水和双氧水混合溶液中加热清洗15分钟，然后取出SiC外延晶片并利用去离子水冲洗表面；A24、将经过步骤A23处理后的SiC外延晶片浸泡在体积比为1:1的的盐酸和双氧水混合溶液中加热清洗15分钟，然后取出SiC外延晶片并利用去离子水冲洗表面并使用氮气吹干。具体地，所述步骤A2包括以下子步骤：2a)将经过背面减薄处理后的SiC外延晶片置于烧杯中，采用去离子水对SiC外延晶片进行超声清洗以去除SiC外延晶片上的明显异物；2b)将经过步骤2a)处理后的SiC外延晶片浸泡在体积比为1:1的浓硫酸和双氧水混合溶液中，水浴加热至90度后煮15分钟，然后取出SiC外延晶片并利用去离子水冲洗表面，其中，浓硫酸H2SO4的浓度为98％(wt％)，双氧水H2O2的浓度为27％(wt％)；2c)将经过步骤2b)处理后的SiC外延晶片浸泡在体积比为1:1的氨水和双氧水混合溶液中，水浴加热至90度后煮15分钟，然后取出SiC外延晶片并利用去离子水冲洗表面，其中，氨水NH4OH的浓度为28％(wt％)，双氧水H2O2的浓度为27％(wt％)；2d)将经过步骤2c)处理后的SiC外延晶片浸泡在体积比为1:1的盐酸和双氧水混合溶液中，水浴加热至90度后煮15分钟，然后取出SiC外延晶片并利用去离子水冲洗表面并使用氮气吹干，其中，盐酸HCl的浓度为10％(wt％)，双氧水H2O2的浓度为27％(wt％)。可选地，所述对清洗后的SiC外延晶片进行热氧化处理以在SiC外延晶片的表面生长出SiO2膜作为栅介质层包括：将清洗后的SiC外延晶片在高温氧化炉内进行纯干氧条件下的氧化，以在SiC外延晶片的表面生长出SiO2膜作为栅介质层。具体地，所述步骤A3包括以下子步骤：3a)打开氧化炉的氮气气体阀门，利用氮气气体排空氧化炉内空气；3b)在氮气保护下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SiC MOS电容器件制备方法，其特征在于，所述方法：A1、对SiC外延晶片进行背面减薄处理；A2、利用RCA标准清洗法清洗经过背面减薄处理后的SiC外延晶片；A3、对清洗后的SiC外延晶片进行热氧化处理以在SiC外延晶片的表面生长出SiO2膜作为栅介质层；A4、对完成热氧化生长SiO2膜的SiC外延晶片正面通过加热蒸发Al形成正面栅电极；A5、对完成上述步骤的SiC外延晶片背面通过加热蒸发Al形成背面Al电极。

【技术特征摘要】
1.一种SiCMOS电容器件制备方法，其特征在于，所述方法：A1、对SiC外延晶片进行背面减薄处理；A2、利用RCA标准清洗法清洗经过背面减薄处理后的SiC外延晶片；A3、对清洗后的SiC外延晶片进行热氧化处理以在SiC外延晶片的表面生长出SiO2膜作为栅介质层；A4、对完成热氧化生长SiO2膜的SiC外延晶片正面通过加热蒸发Al形成正面栅电极；A5、对完成上述步骤的SiC外延晶片背面通过加热蒸发Al形成背面Al电极。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SiC外延晶片为N型4H-SiC外延晶片。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A1包括：将所述SiC外延晶片按照待减薄面朝上放置于黏附衬片表面，并对所述SiC外延晶片的待减薄面进行减薄处理。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A2包括：A21、利用去离子水对经过背面减薄处理后的SiC外延晶片进行超声清洗以去除SiC外延晶片上的明显异物；A22、将经过步骤A21处理后的SiC外延晶片浸泡在体积比为1:1的浓硫酸和双氧水混合溶液中加热清洗15分钟，然后取出SiC外延晶片并利用去离子水冲洗表面；A23、将经过步骤A22处理后的SiC外延晶片浸泡在体积比为1:1的氨水和双氧水混合溶液中加热清洗15分钟，然后取出SiC...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世海，许恒宇，万彩萍，金智，
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