【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，具体为一种基于sic衬底的开关器件栅氧层的制备方法及开关器件。
技术介绍
1、碳化硅材料是一种宽禁带半导体材料，它具有禁带宽度大、击穿场强高、抗辐照以及可在几百摄氏度的高温条件下正常工作等诸多优点，并且目前碳化硅材料的外延生长技术相较于其他常见宽禁带半导体更为成熟，由这些因素共同决定了sic材料是制备各类先进功率器件的优选材料，传统硅基器件的性能越来越逼近其材料极限难以满足应用需求，但是，近年来随着新能源汽车、智能电网及轨道交通等领域的蓬勃发展带来了巨大的需求牵引下，基于sic材料的各类功率器件研究得到了快速发展。
2、基于sic材料的传统开关器件的栅介质层的质量随着器件的尺寸减小，材料主要采用热氧化的sio2，传统的sio2栅介质层有着许多受膜厚减小而导致的物理极限问题，热氧化的sio2栅氧化层的介电常数相对较低，限制了器件的电容效应和电绝缘性能，并且热氧化的sio2栅氧化层容易产生因氧化不均产生的针孔导致栅极和衬底短路，电场强度容易超过击穿场强，让sio2栅介质层失去原有的绝缘作用，形成量子隧穿效应，造成隧穿电流，使得栅极漏电流增大，导致器件的功耗增加和性能下降，而且热氧化的sio2栅氧化层的厚度容易受到限制，难以实现较大的栅氧层厚度，在sic的热氧化过程中，由于c的存在，热氧化过程的化学反应过程复杂，会产生c、co、sio这些副产物，难以满足高介电常数和栅氧厚度，漏电流较小的应用需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于sic
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于sic衬底的开关器件栅氧层的制备方法，制备方法包括：
4、提供sic衬底，使用原子层沉积法在所述sic衬底的表面形成氧化铝薄膜；
5、使用原子层沉积法，在所述氧化铝薄膜远离sic衬底的表面生成氧化铪薄膜；
6、对所述氧化铝薄膜和氧化铪薄膜进行退火处理，退火后的氧化铝薄膜和氧化铪薄膜构成叠层结构的栅氧化层；
7、在所述氧化铪薄膜远离sic衬底的表面、以及sic衬底远离氧化铝薄膜的表面蒸镀上金属电极，制成开关器件样品；
8、将所述开关器件样品进行快速热退火处理。
9、进一步地，提供所述sic衬底的步骤包括：
10、提供预备sic衬底；
11、将预备sic衬底置于无水乙醇中超声清洗10min，再在混合溶液中加热到75℃超声10min，所述混合溶液由容积比为2：1：7的氨水、双氧水和去离子水混合构成；
12、使用boe溶液浸泡经过加热后预备sic衬底1min，获得sic衬底，所述boe溶液为容积比为1：6的氢氟酸和氨水混合构成。
13、进一步地，使用原子层沉积法在sic衬底的表面形成氧化铝薄膜的具体步骤包括：。
14、控制容纳有sic衬底的第一容器的温度为100-300℃，压强为1torr-10 torr，使用三甲基铝作为铝的前驱体，通过惰性气体搭载三甲基铝，将三甲基铝引入第一容器内部，让三甲基铝吸附在sic衬底的表面，搭载三甲基铝的惰性气体流速为50sccm-200sccm；
15、向第一容器的内部通入吹扫用惰性气体，吹扫第一容器，用于移除未反应的三甲基铝以及产生的甲烷；
16、向第一容器的内部通入作为氧化剂的水蒸气，与吸附在衬底上的三甲基铝反应生成氧化铝，所述水蒸气的流速为10sccm-200sccm；
17、再次向第一容器的内部通入吹扫用惰性气体，移除剩余的水蒸气和氧化产生的甲烷；
18、重复上述步骤，直至生长出需求厚度的氧化铝薄膜；
19、所述惰性气体采用氮气或氩气，吹扫用惰性气体的流速为100sccm-500sccm。
20、进一步地，使用原子层沉积法在氧化铝薄膜表面生成氧化铪薄膜的具体步骤包括：。
21、控制容纳具有氧化铝薄膜的sic衬底的第二容器的温度为150-300℃c，压强为1torr-10torr，使用四氯化铪作为铪的前驱体，通过惰性气体搭载四氯化铪，将四氯化铪引入第二容器内部，让四氯化铪吸附在氧化铝薄膜的表面，搭载四氯化铪的惰性气体流速为10sccm-100sccm；
22、向第二容器的内部通入吹扫用惰性气体，吹扫第二容器，用于移除未反应的四氯化铪以及产生的氯气；
23、向第二容器的内部通入作为氧化剂的水蒸气，与吸附在衬底上的四氯化铪反应生成氧化铪，所述水蒸气的流速为10sccm-200sccm；
24、再次向第二容器的内部通入吹扫用惰性气体，移除剩余的水蒸气和氧化产生的氯化氢；
25、重复上述步骤，直至生长出需求厚度的氧化铪薄膜；
26、所述惰性气体采用氮气或氩气，吹扫用惰性气体的流速为100sccm-500sccm。
27、进一步地，所述氧化铝薄膜的厚度为7nm，所述氧化铪薄膜的厚度为3nm。
28、进一步地，对氧化铝薄膜和氧化铪薄膜进行退火处理的步骤为：
29、在具有预定气体的空间中，对所述氧化铝薄膜和氧化铪薄膜进行退火处理，所述预定气体包括氩气、氮气、一氧化氮以及一氧化二氮中的至少一种，所述退火处理的处理温度为200℃，所述退火处理的处理时间为2h。
30、进一步地，对所述开关器件样品进行快速热退火处理的步骤为：
31、在具有预定气体的空间中，对所述开关器件样品进行退火处理，所述预定气体包括氩气、氮气、一氧化氮以及一氧化二氮中的至少一种，所述退火处理的处理温度为400℃，所述退火处理的处理时间为5min。
32、进一步地，所述金属电极包括5nm厚的铬层，以及覆盖在铬层表面的50nm厚的金层，所述铬层附着在氧化铪薄膜远离sic衬底的表面、以及sic衬底远离氧化铝薄膜的表面。
33、本专利技术另外还提供一种基于sic衬底的开关器件，包括栅氧层和金属电极，所述栅氧层和金属电极采用上述的方法制作得到。
34、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
35、本专利技术使用原子层沉积法在sic衬底的表面依次形成氧化铝薄膜和氧化铪薄膜，构成叠层结构的栅氧化层，形成的氧化铝薄膜和氧化铪薄膜的厚度均匀且薄度可以精确控制，保证整个栅氧化层的厚度和薄度的精准能够满足需求，由于氧化铝和氧化铪具有较高的介电常数，二者构成的叠层结构可以提高栅氧层的整体介电常数，增加栅介质的电容效应，抑制隧穿漏电流，对于氧化铝薄膜和氧化铪薄膜进行退火处理，可以改善薄膜的结晶性和界面质量，提高栅氧层的性能，将制备好的开关器件样品进行快速热退火处理，可以进一步优化栅氧层的性能，退火处理可以促使氧化铝薄膜和氧化铪薄膜内部的晶格重新排列，提高结晶性，减小缺陷和界面电荷，从而提高栅氧层的质量和性能，并改善氧化铝薄膜与sic衬底之间的界面质量，减少界面的电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于SiC衬底的开关器件栅氧层的制备方法，其特征在于，制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于SiC衬底的开关器件栅氧层的制备方法，其特征在于：提供所述SiC衬底的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于SiC衬底的开关器件栅氧层的制备方法，其特征在于：使用原子层沉积法在SiC衬底的表面形成氧化铝薄膜的具体步骤包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于SiC衬底的开关器件栅氧层的制备方法，其特征在于：使用原子层沉积法在氧化铝薄膜表面生成氧化铪薄膜的具体步骤包括：
5.根据权利要求1、3、4任一项所述的一种基于SiC衬底的开关器件栅氧层的制备方法，其特征在于：所述氧化铝薄膜的厚度为7nm，所述氧化铪薄膜的厚度为3nm。
6.根据权利要求1所述的一种基于SiC衬底的开关器件栅氧层的制备方法，其特征在于：对氧化铝薄膜和氧化铪薄膜进行退火处理的步骤为：
7.根据权利要求1所述的一种基于SiC衬底的开关器件栅氧层的制备方法，其特征在于：对所述开关器件样品进行快速热退火处理的步骤为：
8.根
9.一种基于SiC衬底的开关器件，其特征在于：包括栅氧层和金属电极，所述栅氧层和金属电极采用权利要求1-8任一项所述的方法制作得到。
...【技术特征摘要】
1.一种基于sic衬底的开关器件栅氧层的制备方法，其特征在于，制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于sic衬底的开关器件栅氧层的制备方法，其特征在于：提供所述sic衬底的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于sic衬底的开关器件栅氧层的制备方法，其特征在于：使用原子层沉积法在sic衬底的表面形成氧化铝薄膜的具体步骤包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于sic衬底的开关器件栅氧层的制备方法，其特征在于：使用原子层沉积法在氧化铝薄膜表面生成氧化铪薄膜的具体步骤包括：
5.根据权利要求1、3、4任一项所述的一种基于sic衬底的开关器件栅氧层的制备方法，其特征在于：所述氧化铝薄膜的厚度为7nm，所述氧化铪薄膜的厚度为3...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘学，田然，李培刚，储童，季学强，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：
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