界面态密度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子技术领域，具体涉及一种改善SiC/Si02界面态密度的方法，以减小SiC/Si02界面存在的悬挂键，减小SiC/Si02界面态密度，改善SiC/Si02界面质量。
【背景技术】
[0002]SiC具有独特的物理、化学及电学特性，是在高温、高频、大功率及抗辐射等极端应用领域极具发展潜力的半导体材料。由于Si02/SiC较高的界面态导致M0SFET沟道迀移率过低严重阻碍了 SiC器件期望优势的发挥。虽然在改善Si02/SiC界面质量方面有不断的提高，但是SiC/Si02界面态密度仍旧比Si02/Si界面态高出一个数量级。虽然采用H、N元素来降低界面态密度，但是Η元素钝化的效果并不明显，N元素虽然能够极大地减小界面态密度，但是并没有使得SiC材料体优势极大地发挥。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对现有工艺的不足，提出一种改善Sic/Si02w面态密度的方法，具体是采用在P氛围中对S1jf介质进行退火，生成P=0键减小碳团簇，将碳三键变为磷氧二键，并且采用顶层3102盖帽的方式从而可以不但有效地减小SiC/Si02界面态密度并且保持M0SFET器件的稳定性，改善界面、栅介质质量和提高器件特性。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:
一种改善SiC/Si02界面态密度的方法，该方法包括以下步骤:
A1、基片表面清洗:对N-/N+型SiC外延片的表面进行标准湿法工艺清洗；
A2、底层栅介质层生长:对进行了标准清洗的SiC外延片进行底层S1jl的生长；
A3、PDS退火:对生长了 S1jf介质层的SiC样品在PDS炉子中进行P氛围退火；
A4、顶部栅介质层的淀积:对进行PDS退火之后的SiC样品利用LPCVD方法淀积顶部Si02介质层；
A5、底部衬底电极的形成:对进行了 N0退火的SiC外延片进行底部衬底电极的生长，并进行电极退火；
A6、栅电极的形成:对进行了衬底电极退火的SiC外延片进行栅电极的形成。
[0005]具体地，上述步骤A2的具体工艺为:将进行了表面清洗的SiC外延片放入高温氧化炉中，在1150°C时，通入纯氧气，在纯氧条件下氧化SiC外延片正面1小时，生成厚度为8nm的Si02氧化膜。
[0006]具体地，上述步骤A3的具体工艺为:对生长的3丨02氧化膜在PDS炉子中进行1000°C下4小时的P氛围退火。
[0007]具体地，所述步骤A4的具体工艺为:把已经进行P氛围退火的SiC外延片放入LPCVD(低压力化学气相沉积法)室中；然后在650°C下，0.6Torr气压下利用分解TE0S源淀积Si02顶层栅介质，其中淀积速率20nm/min，总共淀积时间为2.5分钟，厚度大约50nm左右；最后关掉TE0S源，在850°C下N2中原位退火2小时。
[0008]具体地，上述步骤A5的具体工艺为:把已经形成顶层栅介质3丨02的SiC外延片放入直流溅射室中；然后在SiC外延片背面上溅射厚度为40nm的Ni作为衬底接触金属；最后将进行了衬底电极制作的SiC外延片置于退火炉中在800°C下合金退火30分钟。
[0009]具体地，上述骤A6的具体工艺为:在进行了衬底电极制作的SiC外延片表面涂光刻胶，甩胶，利用栅版光刻出栅金属区域；然后在刻出栅接触孔的SiC外延片表面上在直流溅射室中溅射厚度为60nm的Mo作为栅接触金属；最后利用剥离方法形成栅图形。
[0010]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
本发明利用在P氛围中对生成的S1jf介质进行退火，促使在SiC/S1 2界面形成稳定的P=o键，从而有效的消除界面碳团簇，从而减小SiC/Si02界面态密度，改善SiC/Si02W面质量，另外此工艺流程因采用底层S1jl p化，顶层S1jl盖帽的方式能够有效的稳定M0SFET器件的阈值电压，并且能够极大地改善器件的迀移率特性。
【附图说明】
[0011 ] 图1是本发明的制备流程图；
图2是经过P退火和未经过P退火的SiC- M0S电容以及经过N0退火之后的界面态密度。
【具体实施方式】
[0012]下面结合具体的实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围。
[0013]实施例1
参照说明书附图1，本实施例的制备步骤如下:
步骤1，采用标准清洗方法RCA对4H-SiC N-/N+型SiC外延片进行表面清洗:
(la)将4H-SiC N-/N+型SiC外延片依次浸在丙酮、三氯乙烯、丙酮、甲醇和去离子水中超声波条件下各5min，再用N2吹干；
(lb)将第一次清洗后的SiC外延片置于HF酸溶液中15分钟，然后用去离子水超声波中震荡5分钟，HF酸的质量百分比为40% ;
(lc)将第二次清洗后的SiC外延片置于H2S04: H 202= 1: 1 (体积比)的溶液中浸泡15min，比304的浓度为98%(wt%)，11 202的浓度为27% (wt%)，然后用去离子水冲洗；
(Id)将第三次清洗后的SiC外延片置于HF: H20 = 1: 10(体积比)的溶液中浸泡lmin以漂去自然氧化层，HF酸的浓度为40%(wt%)，并用去离子水冲洗；
(le)将第四次清洗后的SiC外延片浸在NH40H: H202: DIW(去离子水)=3:3:10 (体积比)的溶液中在75°C ~80°C煮沸15分钟，ΝΗ40Η的浓度为28%(wt%)，H202的浓度为27%(wt%)，再用去离子水冲洗；
(If)将第五次清洗后的SiC外延片置于HF: H20 = 1: 10(体积比)的溶液中浸泡60s，HF酸的浓度为40%(wt%)，并用去离子水冲洗；
(lg)将第六次清洗后的SiC外延片在HC1: H202: DIW (去离子水)=3:3:10 (体积比)的溶液中在75。。~80°C煮沸15分钟，HC1的浓度为10%(wt%)，H202的浓度为27% (wt%)，最后用去离子水冲洗； (lh)将第七次清洗后的SiC外延片在HF: H20 =1: 10(体积比)的溶液中浸泡60s，并用去离子水冲洗，HF酸的浓度为40%(wt%)，最后用队枪吹干。
[0014]步骤2，大面积生长底层S1jf介质层:
(2a)首先打开氧化炉的Ar气体阀门，利用Ar气体冲刷炉子15分钟；
(2b)将进行完RCA清洗的SiC外延片放入高温氧化炉中，在温度为900°C的Ar环境中推入氧化炉恒温区中；
(2c)按5°C /min速率对恒温区进行升温；
(2d)当温度升至1150°C时通入氧气，氧气流量为500SCCm，在纯干氧条件下氧化外延片表面1小时，在外延片正面生成厚度为8nm的3102氧化膜。
[0015](2e)关掉02，通Ar气30分钟；
(2f)按照10°C /min速率对恒温区进行降温；
(2g)当温度降到900°C的时候氧化终止。
[0016]步骤3，PDS炉中进行P氛围退火:
(3a)打开N2气罐阀门，冲洗炉内环境将炉内的剩余P元素冲洗干净，冲洗30分钟； (3b)打开PDS舱门，将样品装载在石英舟上，将样品送到炉中间；
(3c)设置温度为1000°C，升温速度10°C /min ;
(3d)待温度升到1000°C之后，打开SiP207阀门，设置流速2L/min，计时1小时；
(3e)关掉SiP207阀门，打开N 2阀门，冲洗30分钟;
(3f)将炉子温度按照10°C /min的速度降到900°C ；
(3g) 一小时以后拿出样品。
[0017]步骤4，顶层Si02层的LPCVD淀积以及N 2中退火:
(4a)设置炉管温度，炉口 714°C，中心726°C，炉尾712°C，并开始加热；
(4b)打开机械栗阀门，打开蝶阀，罗兹栗阀门，开始抽真空；
(4c)打开TE0S (四乙基原硅酸盐)加热阀门，当温度升到23 °C时，打开TE0S阀门，让TE0S进入LPCVD腔室；
(4d)当炉体升温完成，真空度降到4mTorr时，完成TE0S源升温；
(4e)关闭罗兹栗，打开N2_门，直到内外压强一致，打开炉门，将样品送入LPCVD炉中，关掉n2_ 11 ；
(4f)打开机械栗阀门，打开蝶阀，罗兹栗阀门，开始抽真空，直到真空度降低到4m Torr以下，选择淀积Si02的工艺，开始计时2.5分钟；
(4g)工艺完成后，打开N2_门，回填N 2，关掉TE0S阀门，原位N2氛围中退火2小时； (4h)关掉罗兹栗，等到炉内外气压一致，打开炉门，取出样品。
[0018]步骤5，衬底电极的形成:
(5a)将进行了 LPCVD淀积5102的SiC外延片放入直流溅射室中，并置于A1电极靶下面；
(5b)对已经放入SiC样品的直流溅射台先粗抽真空，一直到压力表显示为50m Torr； (5c)关掉粗抽阀门；
(5d)打开分子栗阀门一直开到底，至丨」压力表显不4-5X 10 7 Torr ；
(5e)打开Ar气阀门； (5f)增大电压到400V左右，此时电流表显示在0.4A左右，稳定到溅射盘底部有蓝光出现，开始计时6min ；
(5g)将电压调小，关掉Ar气阀门；
(5h)打开真空栗阀门，关掉精抽阀门，充N2，直到溅射台的盖子可以移动，拿出样品。
[0019]步骤6，衬底电极欧姆接触退火:
(6a)将溅射了衬底电极的SiC外延片放在退火炉的小舟中间，并置于退火炉前面的缓冲室中；
(6b)抽真空:先粗抽，等到压力表数字不发生变化的时候打开精抽阀门，直到压力表显示为 1X10 7 Torr ；
(6c)设置退火炉恒温室的温度为800°C，等到温度升到775°C的时候将整个样品推入退火炉的恒温室，保持30s ;
(6d)在时间为20s的时候将小舟抽出到恒温区门口，等温度冷却到200°C左右继续抽出到缓冲室，等温度降到50°C时，拿出样品。
[0020]步骤7栅电极的形成:
(7a)在进行完衬底电极退火的SiC外延片正面涂光刻胶，甩胶，然后对甩过胶的SiC外延片在100°C下进行前烘；前烘时间为llmin ;
(7b)利用栅电极光刻板刻出栅图形，曝光30s ;
(7c)在正性显影液中显影，溶液温度为20°C，显影时间为20s ;
(7d)将显影之后的SiC外延片在超纯水进行