一种碳化硅MOS电容器件及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种碳化硅MOS电容器件及其制作方法，在通过对SiC外延片氧化处理形成位于SiC外延层背离SiC衬底一侧的栅氧化层后，对栅氧化层和SiC外延层的界面处进行辐照，直接分解了栅氧化层和SiC外延层的界面处的部分缺陷结构，并使得该界面处的C原子离开界面位置，达到改善界面处电学性能的目的。故而，本发明专利技术提供的技术方案，在改善栅氧化层和SiC外延层的界面处缺陷的同时，能够减少制作碳化硅MOS电容器件过程中的热预算，提高了碳化硅MOS电容器件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅MOS电容器件及其制作方法
本专利技术涉及半导体功率器件
，更为具体地说，涉及一种碳化硅MOS电容器件及其制作方法。
技术介绍
相较于以硅为代表的第一代半导体材料和以砷化镓为代表的第二代半导体材料，第三代半导体材料SiC具有更大的禁带宽度和更高的临界击穿场强。相比同等条件下的硅功率器件，SiC器件的耐压程度约为硅材料的100倍，特别是近年来SiC器件厂商陆续推出的肖特基二极管(SchottkyBarrierDiode,SBD)以及结势垒肖特基二极管(JunctionBarrierSchottky,JBS)结构产品，耐压范围已经达到600V-1700V。同时，SiC具有较高的热导率和较低的本征载流子浓度，能够承受约600℃的结温，使得SiC器件的工作温度极限大大提高。另外，SiC器件的电子饱和速率较高、正向导通电阻小、功率损耗较低，适合大电流大功率运用，降低了对散热设备的要求。相对于其它第三代半导体(如GaN)而言，SiC能够较方便的通过热氧化形成二氧化硅。所以SiC被认为是新一代高效能电力电子器件重要的发展方向，在新能源汽车、轨道交通、机车牵引、智能电网等领域具有广阔的应用前景。但在SiC功率器件中，通过热氧化生成的栅氧化层会在SiO2/SiC界面处引入大量的(如碳团簇和氧空位等)缺陷，导致界面处界面态密度大幅增加，使SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect-Transistor，MOSFET)的反型层载流子有效迁移率大幅下降并且使栅氧化层可靠性降低，严重制约了SiC功率器件的发展与应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种碳化硅MOS电容器件及其制作方法，有效解决现有技术存在的技术问题，在改善栅氧化层和SiC外延层的界面处缺陷的同时，能够减少制作碳化硅MOS电容器件过程中的热预算，提高了碳化硅MOS电容器件的可靠性。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种碳化硅MOS电容器件的制作方法，包括：提供一SiC外延片，所述SiC外延片包括SiC衬底及位于所述SiC衬底上的SiC外延层；对所述SiC外延片进行氧化处理，形成位于所述SiC外延层背离所述SiC衬底一侧的栅氧化层；对所述栅氧化层和所述SiC外延层的界面处进行辐照；在所述栅氧化层背离所述SiC衬底一侧形成第一电极，且在所述SiC衬底背离所述SiC外延层一侧形成第二电极。可选的，对所述栅氧化层和所述SiC外延层的界面处进行辐照，包括：采用高能光子光束对所述栅氧化层和所述SiC外延层的界面处进行辐照，其中，所述高能光子光束的光子波段为10nm-450nm，包括端点值。可选的，所述高能光子光束为紫外光束。可选的，控制所述高能光子束为连续的高能光子束或脉冲的高能光子束。可选的，控制所述高能光子束的辐照功率为100mW/cm2-2000mW/cm2，包括端点值。可选的，采用气态激光器或固态激光器产生所述高能光子束。可选的，对所述SiC外延片进行氧化处理而形成所述栅氧化层的同时，对所述SiC外延片进行氧化处理还在所述SiC衬底背离所述SiC外延层一侧形成有牺牲氧化层；其中，在形成所述第二电极前去除所述牺牲氧化层。可选的，所述SiC外延片的材料为4H-SiC、3C-SiC或6H-SiC。可选的，对所述SiC外延片进行氧化处理，包括：对所述SiC外延片进行干氧氧化处理，在氧气气氛下对所述SiC外延片进行预设温度的高温处理。相应的，本专利技术还提供了一种碳化硅MOS电容器件，采用上述的碳化硅MOS电容器件的制作方法制作而成。相较于现有技术，本专利技术提供的技术方案至少具有以下优点：本专利技术提供了一种碳化硅MOS电容器件及其制作方法，包括：提供一SiC外延片，所述SiC外延片包括SiC衬底及位于所述SiC衬底上的SiC外延层；对所述SiC外延片进行氧化处理，形成位于所述SiC外延层背离所述SiC衬底一侧的栅氧化层；对所述栅氧化层和所述SiC外延层的界面处进行辐照；在所述栅氧化层背离所述SiC衬底一侧形成第一电极，且在所述SiC衬底背离所述SiC外延层一侧形成第二电极。由上述内容可知，在通过对SiC外延片氧化处理形成位于SiC外延层背离SiC衬底一侧的栅氧化层后，对栅氧化层和SiC外延层的界面处进行辐照，直接分解了栅氧化层和SiC外延层的界面处的部分缺陷结构，并使得该界面处的C原子离开界面位置，达到改善界面处电学性能的目的。故而，本专利技术提供的技术方案，在改善栅氧化层和SiC外延层的界面处缺陷的同时，能够减少制作碳化硅MOS电容器件过程中的热预算，提高了碳化硅MOS电容器件的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种碳化硅MOS电容器件的制作方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的另一种碳化硅MOS电容器件的制作方法的流程图；图3a-图3e为图2中各步骤相应的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种高能光子光束的产生装置的结构示意图。具体实施方式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。正如
技术介绍
所述，在SiC功率器件中，通过热氧化生成的栅氧化层会在SiO2/SiC界面处引入大量的(如碳团簇和氧空位等)缺陷，导致界面处界面态密度大幅增加，使SiC金属氧化物半导体场效应晶体管的反型层载流子有效迁移率大幅下降并且使栅氧化层可靠性降低，严重制约了SiC功率器件的发展与应用。现今在制备碳化硅MOS器件的过程中，在不同气氛下的高温热退火可以降低SiO2/SiC界面的界面态和改善界面缺陷，但是会产生额外的热预算，并且在复杂结构的器件中可能会产生结构的微变和可靠性的降低；或者，现今制备工艺将N元素引入SiO2/SiC界面，其虽然可以降低界面态，但是另一方面在氧化层中引入了正电荷，使平带电压降低，使碳化硅MOS器件在使用过程中容易发生误开启的问题。基于此，本专利技术提供了一种碳化硅MOS电容器件及其制作方法，有效解决现有技术存在的技术问题，在改善栅氧化层和SiC外延层的界面处缺陷的同时，能够减少制作碳化硅MOS电容器件过程中的热预算，提高了碳化硅MOS电容器件的可靠性。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下，具体结合图1至图4对本专利技术实施例提供的技术方案进行详细的描述。参考图1所示，为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅MOS电容器件的制作方法，其特征在于，包括：/n提供一SiC外延片，所述SiC外延片包括SiC衬底及位于所述SiC衬底上的SiC外延层；/n对所述SiC外延片进行氧化处理，形成位于所述SiC外延层背离所述SiC衬底一侧的栅氧化层；/n对所述栅氧化层和所述SiC外延层的界面处进行辐照；/n在所述栅氧化层背离所述SiC衬底一侧形成第一电极，且在所述SiC衬底背离所述SiC外延层一侧形成第二电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅MOS电容器件的制作方法，其特征在于，包括：
提供一SiC外延片，所述SiC外延片包括SiC衬底及位于所述SiC衬底上的SiC外延层；
对所述SiC外延片进行氧化处理，形成位于所述SiC外延层背离所述SiC衬底一侧的栅氧化层；
对所述栅氧化层和所述SiC外延层的界面处进行辐照；
在所述栅氧化层背离所述SiC衬底一侧形成第一电极，且在所述SiC衬底背离所述SiC外延层一侧形成第二电极。


2.根据权利要求1所述的碳化硅MOS电容器件的制作方法，其特征在于，对所述栅氧化层和所述SiC外延层的界面处进行辐照，包括：
采用高能光子光束对所述栅氧化层和所述SiC外延层的界面处进行辐照，其中，所述高能光子光束的光子波段为10nm-450nm，包括端点值。


3.根据权利要求2所述的碳化硅MOS电容器件的制作方法，其特征在于，所述高能光子光束为紫外光束。


4.根据权利要求2所述的碳化硅MOS电容器件的制作方法，其特征在于，控制所述高能光子束为连续的高能光子束或脉冲的高能光子束。


5.根据权利要求2所述的碳化硅MOS电容器件的制作...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗志鹏，许恒宇，金智，万彩萍，
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