一种碳化硅栅极氧化层的制备方法以及相应的器件技术

本发明专利技术涉及碳化硅技术领域，公开了一种碳化硅栅极氧化层的制备方法以及相应的器件，首先利用低压化学气相沉积法在所述碳化硅外延表面形成第一栅氧化层，再利用热氧化法透过第一栅氧化层在所述碳化硅外延表面形成第二栅氧化层，从而得到由第一栅氧化层和第二栅氧化层组成的栅极氧化层；其中，所述第一栅氧化层的厚度为所述栅极氧化层厚度的1/6

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅栅极氧化层的制备方法以及相应的器件


[0001]本专利技术涉及碳化硅
，具体为一种碳化硅栅极氧化层的制备方法以及相应的器件。

技术介绍

[0002]碳化硅栅氧界面的状态对器件的性能有较大影响，如何有效低成本降低界面态和近界面缺陷是目前碳化硅MOSFET商业化应用较为关注的问题，目前主流碳化硅栅氧工艺主要分两步，第一步利用高温热氧化或者化学气相沉积法形成栅氧，第二步使用NO或者N2O退火对栅氧进行氮钝化。
[0003]高温热氧化法与化学气相沉积法在形成栅氧方面存在各自的优点与缺点：1、化学气相沉积法由于不需要高温加热环节而使得大规模生产成本更低，但生成的氧化层较高温热氧化法更加疏松造成漏电；2、高温热氧化法生成的SiO2氧化层可能会导致SiC与SiO2界面处和氧化层侧近界面处的氧原子浓度低，从而形成氧空位、碳空位、碳间隙原子及团簇等缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服根据现有制备方法制备得到的栅极氧化层存在缺陷的问题，提供了一种碳化硅栅极氧化层的制备方法以及相应的器件。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种碳化硅栅极氧化层的制备方法，包括以下步骤：提供碳化硅外延；利用低压化学气相沉积法在所述碳化硅外延表面形成第一栅氧化层，再利用热氧化法透过第一栅氧化层在所述碳化硅外延表面形成第二栅氧化层，从而得到完整的栅极氧化层；其中，所述栅极氧化层包括位于所述碳化硅外延表面的第二栅氧化层和位于所述第二栅氧化层表面的第一栅氧化层，所述第一栅氧化层的厚度为所述栅极氧化层厚度的1/6—1/5。
[0006]作为一种可实施方式，在得到栅极氧化层之后还包括以下步骤：对所述栅极氧化层进行钝化。
[0007]作为一种可实施方式，对所述栅极氧化层进行钝化的步骤具体包括：采用NO或者N2O退火对所述栅极氧化层进行钝化。
[0008]作为一种可实施方式，所述第一栅氧化层的厚度范围为10
‑
15nm，所述栅极氧化层的厚度范围为55
‑
70nm。
[0009]作为一种可实施方式，利用热氧化法在所述碳化硅外延表面形成第二栅氧化层的步骤具体包括：利用热氧化法使得O2透过疏松的第一栅氧化层到达碳化硅外延与第一栅氧化层的界面处，从而氧化所述碳化硅外延表面的碳化硅生成二氧化硅，得到更加致密的第二栅
氧化层。
[0010]相应的，本专利技术还提供一种MOS电容器的制作方法，包括以下步骤：提供碳化硅外延；利用低压化学气相沉积法在所述碳化硅外延表面形成第一栅氧化层，再利用热氧化法透过第一栅氧化层在所述碳化硅外延表面形成第二栅氧化层，从而得到完整的栅极氧化层，其中，所述栅极氧化层包括位于所述碳化硅外延表面的第二栅氧化层和位于所述第二栅氧化层表面的第一栅氧化层，所述第一栅氧化层的厚度为所述栅极氧化层厚度的1/6—1/5；对所述栅极氧化层进行钝化，再基于后续工艺制备得到MOS电容器。
[0011]作为一种可实施方式，利用热氧化法在所述碳化硅外延表面形成第二栅氧化层的步骤具体包括：利用热氧化法使得O2透过第一栅氧化层到达碳化硅外延与第一栅氧化层的界面处，从而氧化所述碳化硅外延表面的碳化硅生成二氧化硅，得到第二栅氧化层。
[0012]作为一种可实施方式，对所述栅极氧化层进行钝化的步骤具体包括：采用NO或者N2O退火对所述栅极氧化层进行钝化。
[0013]相应的，本专利技术还提供一种MOS电容器，所述MOS电容器是采用所述MOS电容器的制作方法形成的。
[0014]相应的，本专利技术还提供一种半导体器件，包括如所述碳化硅栅极氧化层的制作方法形成的栅极氧化层。
[0015]本专利技术的有益效果：本专利技术公开了一种碳化硅栅极氧化层的制备方法以及相应的器件，首先利用低压化学气相沉积法在所述碳化硅外延表面形成第一栅氧化层，再利用热氧化法透过第一栅氧化层在所述碳化硅外延表面形成第二栅氧化层，从而得到由第一栅氧化层和第二栅氧化层组成的栅极氧化层；其中，所述第一栅氧化层的厚度为所述栅极氧化层厚度的1/6—1/5；使得在降低碳空位等缺陷的同时又可以有效防止漏电及保证较高的栅氧可靠性。
附图说明
[0016]图1为本专利技术碳化硅栅极氧化层的制备方法步骤示意图；图2为本专利技术MOS电容器的制备方法步骤示意图。
具体实施方式
[0017]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。
[0018]参见图1，本实施例提供一种技术方案：一种碳化硅栅极氧化层的制备方法，包括以下步骤：步骤S100，提供碳化硅外延；步骤S200，利用低压化学气相沉积法在所述碳化硅外延表面形成第一栅氧化层，
再利用热氧化法透过第一栅氧化层在所述碳化硅外延表面形成第二栅氧化层，从而得到完整的栅极氧化层，其中，所述栅极氧化层包括位于所述碳化硅外延表面的第二栅氧化层和位于所述第二栅氧化层表面的第一栅氧化层，所述第一栅氧化层的厚度为所述栅极氧化层厚度的1/6—1/5；进一步地，在得到栅极氧化层之后还包括以下步骤：对所述栅极氧化层进行钝化。
[0019]所述碳化硅外延为半导体衬底表面形成的碳化硅外延层，所述半导体衬底为硅衬底、锗衬底、碳化硅衬底、玻璃衬底等。
[0020]其中本实施例选择使用低压化学气相沉积法，使得形成的第一栅氧化层的厚度更加均匀，不会因氧化层厚度不均导致器件性能急剧下降。
[0021]具体的，所述第一栅氧化层的厚度范围为10
‑
15nm，所述栅极氧化层的厚度范围为55
‑
70nm。
[0022]利用热氧化法在所述碳化硅外延表面形成第二栅氧化层的步骤具体包括：利用热氧化法使得O2透过疏松的第一栅氧化层到达碳化硅外延与第一栅氧化层的界面处，从而氧化所述碳化硅外延表面的碳化硅生成二氧化硅，得到更加致密的第二栅氧化层。
[0023]在现有技术中，采用单一高温热氧化法或者低压化学气相沉积法制备栅极氧化层都存在着各自的缺点，而本实施例有效的联合了两种方法各自的优点。
[0024]首先，申请人通过实验发现，虽然化学气相沉积法生成的氧化层较高温热氧化法更加疏松造成漏电，但是其实，化学气相沉积法生成的疏松SiO2氧化层有利于氧分子或氧原子迁移到SiC与SiO2氧化层界面处，从而降低碳空位缺陷；而且，虽然热氧化法生成的SiO2氧化层可能会导致SiC与SiO2氧化层界面处和氧化层侧近界面处的氧原子浓度低，从而形成氧空位、碳空位、碳间隙原子及团簇等缺陷，但是热氧化法生成的SiO2氧化层足够致密，可以有效防止漏电及具有较高的栅氧可靠性。
[0025]因此，本实施例为了解决两种方式存在的问题，先在碳化硅外延表面用低压化学气相沉积法生长一层薄且疏松的SiO2氧化层即第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅栅极氧化层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供碳化硅外延；利用低压化学气相沉积法在所述碳化硅外延表面形成第一栅氧化层，再利用热氧化法透过第一栅氧化层在所述碳化硅外延表面形成第二栅氧化层，从而得到完整的栅极氧化层；其中，所述栅极氧化层包括位于所述碳化硅外延表面的第二栅氧化层和位于所述第二栅氧化层表面的第一栅氧化层，所述第一栅氧化层的厚度为所述栅极氧化层总厚度的1/6—1/5。2.根据权利要求1所述的碳化硅栅极氧化层的制备方法，其特征在于，在得到栅极氧化层之后还包括以下步骤：对所述栅极氧化层进行钝化。3.根据权利要求2所述的碳化硅栅极氧化层的制备方法，其特征在于，对所述栅极氧化层进行钝化的步骤具体包括：采用NO或者N2O退火对所述栅极氧化层进行钝化。4.根据权利要求1所述的碳化硅栅极氧化层的制备方法，其特征在于，所述第一栅氧化层的厚度范围为10
‑
15nm，所述栅极氧化层的厚度范围为55
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70nm。5.根据权利要求1所述的碳化硅栅极氧化层的制备方法，其特征在于，利用热氧化法在所述碳化硅外延表面形成第二栅氧化层的步骤具体包括：利用热氧化法使得O2透过第一栅氧化层到达碳化硅外延与第一栅氧化层的界面处，从而氧化所述碳化硅外延表面的碳化硅生成二氧化硅，得到第二栅氧化层。6.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋立辉，皮孝东，刘帅，熊慧凡，茆威威，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：