一种半导体器件的制造方法技术

本申请实施例提供了一种半导体器件的制造方法，方法包括：提供衬底，所述衬底上形成有碳化硅层；采用离子注入对所述碳化硅层进行轰击，以使所述碳化硅层的表层非晶化，形成碳化硅的非晶层；进行氧化工艺，以将所述碳化硅的非晶层氧化为氧化硅层。通过采用离子注入对碳化硅层进行轰击，使碳化硅层的表层非晶化，形成碳化硅的非晶层，之后对碳化硅的非晶层进行氧化工艺，生成氧化硅层。相较于致密的碳化硅层，碳化硅的非晶层在进行氧化工艺时具有更快的氧化速度，并且碳化硅的非晶层在进行氧化工艺时，通过固相外延再次生长，能够改善SiC和氧化硅的界面质量。化硅的界面质量。化硅的界面质量。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件的制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件领域，特别涉及一种半导体器件的制造方法。

技术介绍

[0002]碳化硅(SiC)材料因其在高温、强酸强碱和辐射等极端情况的优异性能，成为新的半导体器件的研究热点。SiC可以应用在金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal
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Oxide
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Semiconductor Field
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Effect Transistor，MOSFET)中，被氧化为氧化硅后作为MOSFET器件中的栅介质。
[0003]但是，在将SiC氧化为氧化硅的工艺时，形成的氧化硅会封闭气孔，阻止氧气进入材料内部，形成保护性氧化，使得SiC材料的氧化速率比较慢，难以生长较厚的高质量氧化层，并且SiC和氧化硅的界面质量较差，高密度的界面态和较差的界面质量导致MOSFET器件的沟道迁移率和导通电阻严重降低。因此，现在急需一种半导体器件的制造方法，来增大SiC材料的氧化速率，提高SiC和氧化硅的界面质量。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种半导体器件的制造方法，来增大SiC材料的氧化速率，提高SiC和氧化硅的界面质量。
[0005]为实现上述目的，本申请有如下技术方案：
[0006]一种半导体器件的制造方法，所述方法包括：
[0007]提供衬底，所述衬底上形成有碳化硅层；
[0008]采用离子注入对所述碳化硅层进行轰击，以使所述碳化硅层的表层非晶化，形成碳化硅的非晶层；
[0009]进行氧化工艺，以将所述碳化硅的非晶层氧化为氧化硅层。
[0010]可选的，根据需要的氧化硅层的厚度利用离子注入控制所述碳化硅的非晶层的厚度。
[0011]可选的，所述碳化硅的非晶层的厚度范围为5
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200nm。
[0012]可选的，所述离子注入的能量范围为20keV
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1MeV，离子注入的剂量范围为1e14
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1e17/cm2。
[0013]可选的，所述轰击的离子的原子质量大于或等于Si的原子质量。
[0014]可选的，所述轰击的离子为Si、Ge、Sn、As、Ga、In、P、Te或Bi中的至少一种。
[0015]可选的，所述氧化工艺为干氧氧化、湿氧氧化、水汽氧化、通入氧气氧化或通入氧化氮氧化中的至少一种。
[0016]可选的，所述方法还包括：
[0017]对所述氧化硅层进行退火工艺，进行所述退火工艺时通入的气体为氮气、氩气或氧化氮中的至少一种。
[0018]可选的，所述方法还包括：
[0019]在所述氧化硅层上形成其他氧化层，所述其他氧化层为HfO2、Al2O3、AlON、AlN、HfAlON、Y2O3、LaSiO
x
、Gd2O3、TiO2、Ta2O5中的至少一种。
[0020]可选的，所述方法还包括：
[0021]在所述氧化硅层上形成栅极。
[0022]本申请实施例提供了一种半导体器件的制造方法，通过采用离子注入对碳化硅层进行轰击，使碳化硅层的表层非晶化，形成碳化硅的非晶层，之后对碳化硅的非晶层进行氧化工艺，生成氧化硅层。相较于致密的碳化硅层，碳化硅的非晶层在进行氧化工艺时具有更快的氧化速度，并且碳化硅的非晶层在进行氧化工艺时，通过固相外延再次生长，能够改善SiC和氧化硅的界面质量。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0024]图1示出了根据本申请实施例半导体器件的制造方法的流程示意图；
[0025]图2
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6示出了根据本申请实施例的制造方法形成半导体器件过程中的器件结构示意图。
具体实施方式
[0026]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。
[0027]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
[0028]其次，本申请结合示意图进行详细描述，在详述本申请实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本申请保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0029]目前，碳化硅(SiC)材料具有宽带隙，高本征温度、高热导和高绝缘强度等的优点，因此可以在高温、强酸强碱和辐射等极端情况下发挥重要作用，成为新的半导体器件的研究热点。SiC可以应用在金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal
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Oxide
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Semiconductor Field
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Effect Transistor，MOSFET)中，被氧化为氧化硅后作为MOSFET器件中的栅介质。
[0030]但是，在将SiC氧化为氧化硅的工艺时，由于C原子的存在，在氧化过程中需要较高的氧化温度，可能大于1100℃。相较于将硅氧化为氧化硅，将SiC氧化为氧化硅(SiO2)时，需要消耗更多的氧气，并且会生成一氧化碳(CO)，氧化机理更为复杂。此外，在进行SiC的氧化工艺时，形成的氧化硅会封闭气孔，阻止氧气进入材料内部，形成保护性氧化，同时CO的逸出受阻，使得SiC材料的氧化速率比较慢，难以生长较厚的高质量氧化层，并且SiC和氧化硅的界面质量较差，高密度的界面态和较差的界面质量导致MOSFET器件的沟道迁移率和导通电阻严重降低。因此，现在急需一种半导体器件的制造方法，来增大SiC材料的氧化速率，提
高SiC和氧化硅的界面质量。
[0031]基于以上技术问题，本申请实施例提供了一种半导体器件的制造方法，方法包括：提供衬底，所述衬底上形成有碳化硅层；采用离子注入对所述碳化硅层进行轰击，以使所述碳化硅层的表层非晶化，形成碳化硅的非晶层；进行氧化工艺，以将所述碳化硅的非晶层氧化为氧化硅层。
[0032]本申请实施例提供的半导体器件的制造方法，通过采用离子注入对碳化硅层进行轰击，使碳化硅层的表层非晶化，形成碳化硅的非晶层，即通过离子注入打断碳化硅层的表层的Si
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C键，增加碳化硅层的表层的自由能，使得表层的活性更高，以便促进之后对碳化硅的非晶层进行氧化工艺时的氧化速度。相较于致密的碳化硅层，碳化硅的非晶层在进行氧化工艺时具有更快的氧化速度，并且碳化硅的非晶层在进行氧化工艺时，通过固相外延再次生长，能够改善SiC和氧化硅的界面质量。
[0033]为了更好地理解本申请的技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：提供衬底，所述衬底上形成有碳化硅层；采用离子注入对所述碳化硅层进行轰击，以使所述碳化硅层的表层非晶化，形成碳化硅的非晶层；进行氧化工艺，以将所述碳化硅的非晶层氧化为氧化硅层。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，根据需要的氧化硅层的厚度利用离子注入控制所述碳化硅的非晶层的厚度。3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述碳化硅的非晶层的厚度范围为5
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200nm。4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述离子注入的能量范围为20keV
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1MeV，离子注入的剂量范围为1e14
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1e17/cm2。5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述轰击的离子的原子质量大于或等于Si的原子质量。6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述轰击的离子为Si、G...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗军，袁述，许静，张丹，
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：