【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体制造领域，涉及一种碳化硅栅氧的制备方法及装置，具体涉及一种基于射频等离子辅助的碳化硅栅氧的制备方法及装置。
技术介绍
1、碳化硅作为一种宽禁带半导体材料，相比较于广泛应用的硅半导体材料具有更高的击穿场强、载流子饱和速率、热导率和更宽的禁带宽度，因此碳化硅半导体器件表现出比同类硅半导体器件更高的关断电压、开关频率、更小的阻抗和更优异的耐高温性能，在中高压电力电子领域应用潜力巨大。目前，碳化硅器件已经在成功的应用到了新能源汽车、轨道交通、特高压输电、电力驱动和武器装备大功率电源等领域。近几年随着新能源汽车产业的快速发展，碳化硅功率器件市场呈现出爆发式增长，碳化硅半导体产业吸引了越来越多的关注。
2、碳化硅是宽禁带半导体中唯一能够通过热氧化法制备二氧化硅隔离层的材料，且碳化硅半导体器件的制备工艺与硅基芯片相似，工艺流程都包括清洗、刻蚀、沉积、离子注入、氧化、退火、钝化隔离和金属化等步骤，因此现有的硅基芯片的制备设备和工艺能够很好的兼容碳化硅器件的制备，这非常有利于碳化硅产业的发展。然而，由于碳化硅中si-c键的键能非常高，导致碳化硅材料硬度高、化学性质非常稳定，氧化过程变得非常困难，且在氧化过程中容易产生碳残留和氧空位的缺陷，严重影响器件的性能。因此，如何获得高质量栅氧层成为碳化硅器件制备领域的关键技术之一。
3、目前，用于制备碳化硅栅氧层的方法主要包括干氧氧化法、低温等离子氧化法、微波等离子氧化法，其中，采用干氧氧化方法难以获得均匀致密的高质量氧化层，且在干氧环境中制备的碳化硅栅氧层，通常
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种氧化速率快、栅氧质量高的基于射频等离子辅助的碳化硅栅氧的制备方法及装置。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种基于射频等离子辅助的碳化硅栅氧的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、将碳化硅晶片放置到反应腔室的样品台上，抽真空；
5、s2、往反应腔室中通入氧气与惰性气体的混合气体，加热，使反应腔室内的温度升温至氧化反应所需温度，开启射频电源和在样品台上施加偏压，使混合气体离化形成等离子体气体并吸附到碳化硅晶片表面，碳化硅发生氧化反应，生成氧化层；所述惰性气体的相对原子质量大于硅；
6、s3、停止通入氧气与惰性气体的混合气体，抽真空；
7、s4、往反应腔室中通入含氮气体，调节反应腔室内的温度为氮化退火处理所需温度，开启射频电源和在样品台上施加偏压，使含氮气体离化形成氮气等离子体并吸附到碳化硅晶片表面，对碳化硅表面的氧化层进行氮化退火处理，完成对碳化硅栅氧层的制备。
8、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s1中，所述碳化硅晶片为碳化硅外延片。
9、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s2中，所述氧气与惰性气体的混合气体中氧气、惰性气体的体积比为5～20∶1；所述氧气的通入流速为0.1slm～1slm。
10、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s2中，所述惰性气体为氩气。
11、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s2中，所述升温的过程包括：以5℃/min～10℃/min的升温速率升温至600℃～800℃，保温10min～30min，以10℃/min～20℃/min的升温速率升温至氧化反应所需温度；所述氧化反应所需温度为1000℃～1700℃；所述混合气体的离化过程中控制所述射频电源的功率为1200w～3500w；所述样品台上施加的偏压为-100v～-300v；所述氧化反应的时间为20min～40min。
12、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s2中，所述混合气体的离化过程中控制所述射频电源的功率为2400w；所述样品台上施加的偏压为-200v。
13、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s4中，所述含氮气体为氮气、一氧化氮、二氧化氮中的至少一种；所述含氮气体的通入流速为0.1slm～0.5slm。
14、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s4中，所述含氮气体的离化过程中控制所述射频电源的功率为1200w～3500w；所述样品台上施加的偏压为-100v～-300v；所述氮化退火处理的温度为1000℃～1700℃；所述氮化退火处理的时间为30min～60min。
15、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s4中，所述含氮气体的离化过程中控制所述射频电源的功率为1800w；所述样品台上施加的偏压为-100v。
16、作为一个总的技术构思，本专利技术还提供改了一种基于射频等离子辅助的碳化硅栅氧的制备装置，所述制备装置包括反应腔室，所述反应腔室包括离化腔和反应腔；所述离化腔的外部设有射频等离子体激发器；所述射频等离子体激发器上连接有射频电源；所述反应腔内还设有用于放置碳化硅晶片的样品台，所述样品台上连接有直流电源；所述样品台的周围还设有加热体；所述加热体上连接有加热电源。
17、上述的制备装置，进一步改进的，所述离化腔上还设有进气通道；所述进气通道的入口与所述样品台相对设置；所述射频等离子体激发器为环绕在所述离化腔的外部表面的射频线圈；所述射频线圈的径向与气体的进气方向平行；所述反本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于射频等离子辅助的碳化硅栅氧的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述氧气与惰性气体的混合气体中氧气、惰性气体的体积比为5～20∶1；所述氧气的通入流速为0.1slm～1slm。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述惰性气体为氩气。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述升温的过程包括：以5℃/min～10℃/min的升温速率升温至600℃～800℃，保温10min～30min，以10℃/min～20℃/min的升温速率升温至氧化反应所需温度；所述氧化反应所需温度为1000℃～1700℃；所述混合气体的离化过程中控制所述射频电源的功率为1200W～3500W；所述样品台上施加的偏压为-100V～-300V；所述氧化反应的时间为20min～40min。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述混合气体的离化过程中控制所述射频电源的功率为2400W；所述样品台上施加的偏压为-200V。
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