火過程:在步驟三設(shè)定的退火溫度下，以0.5?2slm的速率向爐腔內(nèi)通入Cl2與惰性氣體的混合氣體退火S1 2柵介質(zhì)層，設(shè)定爐腔壓力為100?lOOOmbar，保持時間30?180min ；
[0033]優(yōu)選混合氣體中Cl2的體積含量為1%?10%，更優(yōu)選I %?3%，稀釋用的惰性氣體可以為隊或Ar。
[0034]步驟五、冷卻過程:在惰性氣氛(如氮氣或氬氣)中自然降溫降至室溫，最后取出生長有S12柵介質(zhì)層的SiC外延片。
[0035]對得到的生長有S12柵介質(zhì)層的SiC外延片進行測試，IV曲線說明臨界擊穿電場升高至> 10MV/cm，薄膜的致密性變好，進一步說明使用(312與惰性氣體的混合氣體退火能減少S12層中的氧空位陷阱電荷。
[0036]本發(fā)明提供的制備SiC MOSFET柵氧化層的方法，使用Cl2退火柵介質(zhì)S1jl，可以消除S1JI介質(zhì)層中的氧空位陷阱電荷，提高SiC MOSFET器件中S1jI介質(zhì)層的臨界擊穿電場和耐壓能力。
【附圖說明】
[0037]圖1為SiC MOSFET的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2為制備SiC MOSFET柵氧化層的方法中的爐腔溫度變化圖；
[0039]圖3為對比例的1-V曲線圖；
[0040]圖4為實施例的1-V曲線圖。
【具體實施方式】
[0041]本發(fā)明涉及的SiC MOSFET器件的結(jié)構(gòu)可以是N型溝道器件，也可以是P型溝道器件。如圖1所示，其包括在SiC襯底12上方生長的外延層14，所述外延層14可以為η型或P型，其通過例如MOCVD的方法通過注入不同類型和濃度的摻雜離子形成，摻雜氮離子對應(yīng)N型外延層，摻雜鋁離子對應(yīng)P型外延層。在特定的實施方案中，外延層14可以具有約12微米的厚度和可以具有約5Χ 115CnT3的摻雜劑濃度。氮和/或磷離子可以被注入到外延層14中以形成η+源/漏區(qū)域16。柵氧化層18在外延層14上之間且延伸到源/漏區(qū)域16的上面。該控制氧化層18的厚度可以取決于裝置的期望的工作參數(shù)。柵接觸20在控制氧化物18上形成。該柵接觸20可以包含，例如硼-摻雜多晶硅和/或蒸發(fā)鋁。硼-摻雜多晶硅可以用來幫助調(diào)整裝置的閾電壓達到期望水平。用其它雜質(zhì)摻雜的多晶硅，包含η型雜質(zhì)，也可以被用作為柵接觸20。同時鎳源/漏極接觸22、24可以在源/漏區(qū)域16上形成。
[0042]實施例
[0043]實驗使用的SiC晶圓襯底采購自美國CREE公司，N型，厚度為(350±25) μ m，電阻率為(0.012-0.025) Ω.cm ;外延由翰天天成電子科技(廈門)有限公司完成，外延厚度12口111，厚度均勻性< 5%，摻雜濃度lE16cm_3，摻雜濃度均勻性< 10%。使用的高溫氧化爐為 Centrotherm 公司生產(chǎn)，型號為 Oxidator 150-5。
[0044]IV測試使用AGILENT4155半導(dǎo)體特性分析儀，使用0.2V掃描電壓從OV直至S12柵介質(zhì)層擊穿。
[0045]制備SiC MOSFET柵氧化層的方法如圖2所示，包括:
[0046]步驟一、升溫過程，對應(yīng)圖2中的Tl —T2:將RCA清洗后的SiC外延片置于SiC高溫氧化爐中，以6°C /cm的升溫速率升溫至1300°C的氧化溫度。
[0047]步驟二、氧化過程，對應(yīng)圖2中的T2 — T3:采用干法氧化，在步驟一設(shè)定的氧化溫度下，以Islm的速率向爐腔內(nèi)通入氧化氣體O2，設(shè)定爐腔壓力為750mbar，保持時間60min。
[0048]步驟三、降溫過程，對應(yīng)圖2中的T3 — T4:以6°C /cm的降溫速率，將高溫氧化爐內(nèi)的溫度降至800°C的退火溫度。
[0049]步驟四、退火過程，對應(yīng)圖2中的T4 —T5:在步驟三設(shè)定的退火溫度下，以Islm的速率向爐腔內(nèi)通入Cl2與惰性氣體的混合氣體退火S12柵介質(zhì)層，Cl 2與惰性氣體的體積比為100:1，設(shè)定爐腔壓力為750mbar，保持時間120min。
[0050]步驟五、冷卻過程，對應(yīng)圖2中的T5 — T6:在氮氣氣氛中自然降溫降至室溫，最后取出生長有S12柵介質(zhì)層的SiC外延片。
[0051]對比例
[0052]除步驟四在同等溫度、壓力和時間下，以Islm的速率向爐腔內(nèi)通入N2退火S1JI介質(zhì)層，其它步驟與實施例相同。
[0053]對得到的柵介質(zhì)S12層進行測試，圖3為對比例的IV曲線。其中橫坐標(biāo)為臨界擊穿電場值(Eb，單位MV/cm)，縱坐標(biāo)為電流密度值(J，單位A/cm2)，說明退火后S12柵介質(zhì)層的臨界擊穿電場〈10MV/cm。
[0054]圖4為實施例的IV曲線，測試條件與對比例相同。說明退火后S12柵介質(zhì)層的臨界擊穿電場>10MV/cm。臨界擊穿電場值直接反映S1jI介質(zhì)層的擊穿能力，間接反映薄膜的致密性，臨界擊穿電場升高說明S1JI介質(zhì)層的致密性變好，進一步說明使用Cl 2與惰性氣體的混合氣體退火能減少S1Jl中的氧空位陷阱電荷，提高S12柵介質(zhì)層的臨界擊穿電場和耐壓能力。
[0055]應(yīng)當(dāng)注意的是，以上所述的實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。通過參照典型實施例對本發(fā)明進行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解為其中所用的詞語為描述性和解釋性詞匯，而不是限定性詞匯。可以按規(guī)定在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)對本發(fā)明作出修改，以及在不背離本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)對本發(fā)明進行修訂。盡管其中描述的本發(fā)明涉及特定的方法、材料和實施例，但是并不意味著本發(fā)明限于其中公開的特定例，相反，本發(fā)明可擴展至其他所有具有相同功能的方法和應(yīng)用。
【主權(quán)項】
1.一種制備SiC MOSFET柵氧化層的方法，包括:在SiC外延層上熱生長S1 2柵氧化層，然后在500?1000°C，優(yōu)選700?800°C下包含Cl2的環(huán)境中退火該柵氧化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用惰性氣體與Cl2的混合氣體退火，混合氣體中Cl2的體積含量為I %?10%，優(yōu)選I %?3%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，Cl2以0.5?2slm的速率通入，退火壓力為100?lOOOmbar，保持時間3O?I8Omin0
4.一種制備SiC MOSFET柵氧化層的方法，包括: 步驟一、將SiC外延片升溫至氧化溫度的升溫過程； 步驟二、氧化溫度下，在SiC外延片上生長S12柵介質(zhì)層的氧化過程； 步驟三、將生長有S12柵介質(zhì)層的SiC外延片降溫至退火溫度的降溫過程； 步驟四、退火溫度下通入(:12與惰性氣體的混合氣體，對生長有S1 2柵介質(zhì)層的SiC外延片進行退火的退火過程；和 步驟五、將退火后的生長有S12柵介質(zhì)層的SiC外延片降溫的冷卻過程。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述升溫過程為將RCA清洗后的SiC外延片置于高溫氧化爐中，升溫至1000?1400°C，優(yōu)選1300?1400°C的氧化溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述氧化過程為在氧化溫度下，以0.5?2slm的速率向爐腔內(nèi)通入氧化氣體02或H 20，設(shè)定爐腔壓力為100?lOOOmbar，保持時間10 ?180mino
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述降溫過程為將高溫氧化爐內(nèi)的溫度降至500?1000°C，優(yōu)選700?800°C的退火溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述退火過程為在退火溫度下，以0.5?2slm的速率向爐腔內(nèi)通入Cl2與惰性氣體的混合氣體退火S1 2柵介質(zhì)層，設(shè)定爐腔壓力為100 ?lOOOmbar，保持時間 30 ?180min。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或8所述的方法，其特征在于，混合氣體中Cl2的體積含量為I %?10%，優(yōu)選1%?3%。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述冷卻過程為在惰性氣氛中自然降溫至室溫。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備SiC MOSFET柵氧化層的方法，屬于SiC MOSFET器件領(lǐng)域。所述方法包括在SiC外延層上熱生長SiO2柵氧化層，然后在500～1000℃，優(yōu)選700～800℃下，包含Cl2的環(huán)境中退火該柵氧化層。優(yōu)選以0.5-2slm的速率通入Cl2與惰性氣體的混合氣體，退火壓力為100～1000mbar，保持時間30～180min。所述方法使用Cl2退火柵介質(zhì)SiO2層，可以消除SiO2柵介質(zhì)層中的氧空位陷阱電荷，提高SiC MOSFET器件中SiO2柵介質(zhì)層的臨界擊穿電場和耐壓能力。
【IPC分類】H01L21-04, H01L21-28
【公開號】CN104637801
【申請?zhí)枴緾N201510047816
【發(fā)明人】李誠瞻, 劉可安, 趙艷黎, 周正東, 吳佳, 楊勇雄, 丁榮軍
【申請人】株洲南車時代電氣股份有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月30日