一种碳化硅材料上制备栅介质的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件的制造，尤其是碳化硅上栅介质的制备技术。
【背景技术】
[0002]近年来，碳化硅MOSFET器件技术不断发展，采用氧化硅作为栅介质钝化碳化硅表面制作MOS器件，并采用氧化氮和N2O环境中退火已显示出非常高的碳化娃MOS界面特性，但是碳化硅表面电子迀移率仍然很低；随着原子层沉积技术的不断进步，氧化铝介质沉积日益成熟稳定，在碳化硅表面采用原子层沉积技术沉积氧化铝作为栅介质成为一个重要的解决碳化娃MOS界面缺陷态密度大的技术趋势。
【发明内容】
[0003](一)要解决的技术问题
本发明所要解决的技术问题是现有碳化娃MOS界面态密度大，导致碳化硅MOSFET器件有效迀移率低，器件性能被极大限制的问题;本发明采用S12界面层技术，采用在N2O环境中退火技术在碳化硅表面形成界面缺陷态密度小的S12;并采用原子层沉积技术在S12界面层上沉积氧化铝介质，从而实现在碳化硅表面形成介质缺陷态密度低的栅介质制备。
[0004](二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供一种在碳化硅上制备栅介质材料的方法，所述方法如下:
(1)首先在碳化硅表面通过在N2O环境中退火的方式生长1-10纳米厚氧化硅，预定温度为1000-1300。。;
(2)然后采用原子层沉积的方法在步骤(I)完成的衬底上制备三氧化二铝介质薄膜I个周期，前躯体采用三甲基铝和水，再采用前躯体采用三甲基铝和臭氧的方法生长三氧化二铝介质薄膜I个周期，再采用氮气等离子体对介质表面进行等离子吹扫；
(3)按照步骤(2)循环5-10次；
(4)最后将生长好栅介质的碳化娃片在N2O环境下退火I分钟，预定温度为300-900°C。
[0005]在上述方案中，其中步骤(I)中采用在N2O环境中退火形成氧化娃材料，预定温度至少为1200度。
[0006]在上述方案中，其中步骤(I)中米用在N2O环境中退火形成氧化娃材料，初始驻留的时间为50_60sec。
[0007]在上述方案中，其中步骤(I)中采用在N2O环境中退火形成氧化硅材料，总的气体驻留的时间为80-180sec。
[0008]在上述方案中，其中步骤(2)中氧化铝介质的生长是在步骤(I)完成后立刻转入原子层沉积系统进行生长的，时间间隔不超过30sec，原子层沉积温度为300度。
[0009]在上述方案中，其中步骤(2)中氧化铝介质的生长过程中氮气等离子体的吹扫的时间为I分钟，产生等离子体的射频功率为10-20瓦。
[0010]在上述方案中，其中步骤(4)中栅介质的退火时间为I分钟，温度约为870°C。
[0011](三)有益效果
本发明提供的在碳化硅表面制备栅介质材料的方法，通过Si02界面层的插入可以有效地降低界面态密度，同时，利用高质量的氧化铝介质提高MOS器件单位密度电容密度提高了器件的表面电荷浓度，从而提高MOS器件载流子浓度;最后利用在N20环境中的退火技术，提高氧化铝介质质量，进一步降低了介质中缺陷态对器件的影响。
【附图说明】
[0012]图1为本发明提供的碳化硅表面栅介质的制备流程图图2为本发明提供实施例中碳化硅栅介质制备后的示意图其中101为碳化硅衬底，102为氧化硅界面层，103为氧化铝介质具体实施方法
本实施例提供一种在碳化硅衬底上制备栅介质材料的方法，所述方法如下:
(1)首先在碳化硅表面通过在N2O环境中退火的方式生长3纳米厚氧化硅，预定温度为1200。。；
(2)然后采用原子层沉积的方法在步骤(I)完成的衬底上制备三氧化二铝介质薄膜I个周期，前躯体采用三甲基铝和水，再采用前躯体采用三甲基铝和臭氧的方法生长三氧化二铝介质薄膜I个周期，再采用氮气等离子体对介质表面进行等离子吹扫；
(3)按照步骤(2)循环10次；
(4)最后将生长好栅介质的碳化娃片在N2O环境下退火I分钟，预定温度为900°C。
[0013]在上述实施例中，其中步骤(I)中采用在N2O环境中退火形成氧化娃材料，预定温度为1200度。
[0014]在上述实施例中，在于步骤(I)中采用在N2O环境中退火形成氧化硅材料，初始驻留的时间为60sec。
[0015]在上述实施例中，所述步骤(I)中采用在N2O环境中退火形成氧化硅材料，总的气体驻留的时间为120sec。
[0016]在上述实施例中，所述步骤(2)中氧化铝介质的生长是在步骤(I)完成后立刻转入原子层沉积系统进行生长的，时间间隔不超过30sec，原子层沉积温度为300度，该温度为预设温度，样品进入腔体后即可马上生长。
[0017]在上述实施例中，所述步骤(2)中氧化铝介质的生长过程中氮气等离子体的吹扫过程中产生等离子体的射频功率为15瓦，氮气气流量为20sccm，吹扫的时间为I分钟。
[0018]在上述实施例中，所述步骤(4)中栅介质的退火时间为I分钟，温度上升过程是先在400°C上稳定10秒，然后已100°C/秒的升温速度，将温度升高至约为900°C，稳定时间为I分钟。
[0019]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种在碳化硅上制备栅介质材料的方法，所述方法如下: (1)在碳化硅表面通过在N20环境中退火的方式生长1-10纳米厚氧化硅，预定温度为1000-1300。。； (2)然后采用原子层沉积的方法在步骤(I)完成的衬底上制备三氧化二铝介质薄膜I个周期，前躯体采用三甲基铝和水，再采用前躯体采用三甲基铝和臭氧的方法生长三氧化二铝介质薄膜I个周期，再采用氮气等离子体对介质表面进行等离子吹扫； (3)按照步骤(2)循环5-10次； (4)最后将生长好栅介质的碳化硅片在N20环境下退火30秒到2分钟，预定温度为300-900。。。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法的特征在于步骤(I)中采用在N20环境中退火形成氧化硅材料，预定温度至少为1200度。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法的特征在于步骤(I)中采用在N20环境中退火形成氧化硅材料，初始驻留的时间为50-60seC。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法的特征在于步骤(I)中采用在N20环境中退火形成氧化娃材料，总的气体驻留的时间为80-180sec。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法的特征在于步骤(2)中氧化铝介质的生长是在步骤(I)完成后立刻转入原子层沉积系统进行生长的，时间间隔不超过30sec，原子层沉积温度为300度。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法的特征在于步骤(2)中氧化铝介质的生长过程中氮气等尚子体的吹扫的时间为I分钟，产生等尚子体的射频功率为10-20瓦。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法的特征在于步骤(4)中栅介质的退火时间为I分钟，温度约为870°C。
【专利摘要】本发明公布了一种在碳化硅上制备栅介质材料的方法，该方法包括：在碳化硅表面通过在N2O环境中退火的方式生长1纳米厚氧化硅；采用原子层沉积的方法制备三氧化二铝介质薄膜1纳米，前躯体采用三甲基铝和水，再采用原子层沉积的方法制备三氧化二铝介质薄膜1纳米，前躯体采用三甲基铝和臭氧，再采用氮气等离子体处理表面；按照步骤(2)循环5次；最后采用N2O环境下退化。
【IPC分类】H01L21/336
【公开号】CN105448742
【申请号】CN201511029195
【发明人】刘丽蓉
【申请人】东莞市青麦田数码科技有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月30日