[发明专利]Al2O3/HfxLa1-xO/SiO2堆垛栅介质层的SiC MOS电容及制造方法在审
| 申请号： | 201510010446.7 | 申请日： | 2015-01-07 |
| 公开（公告）号： | CN104538460A | 公开（公告）日： | 2015-04-22 |
| 发明（设计）人： | 贾仁需;赵东辉;吕红亮;张玉明 | 申请（专利权）人： | 西安电子科技大学 |
| 主分类号： | H01L29/94 | 分类号： | H01L29/94;H01L29/51;H01L21/18 |
| 代理公司： | 北京亿腾知识产权代理事务所 11309 | 代理人： | 李楠 |
| 地址： | 710071 陕*** | 国省代码： | 陕西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | al sub hf la sio 堆垛 介质 sic mos 电容 制造 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种SiC MOS容及其制造方法，尤其涉及一种Al2O3/HfxLa1-xO/SiO2堆垛栅介质层的SiC MOS电容及其制造方法。
背景技术
随着微电子技术和电力电子技术的不断发展，实际应用对器件在高温、高功率、高频等条件下工作的性能要求越来越高，Si代表的第一代半导体材料和以GaAs为代表的第二代半导体材料在这些方面的应用已出现瓶颈。碳化硅(SiC)材料，作为第三代宽禁带半导体材料的典型代表之一，其禁带宽度大、临界击穿电场高，且具有高热导率、高电子饱和速率及高的抗辐照等性能，成为制造高温、高功率、高频、及抗辐照器件的主要半导体材料之一，因此目前对于SiC材料、器件和工艺等方面的研究成为微电子技术领域的热点之一。
SiC材料可以通过热氧化的方法在SiC衬底上直接生长高质量的SiO2介质层，因此，SiO2/SiC MOS器件成为目前SiC器件研究及应用的主要方向，比如SiC MOSFET，IGBT等。但是，SiO2/SiC MOS器件目前存在以下缺点：首先，与Si材料相比SiC表面通过干氧氧化形成SiO2的速度相当的慢，增加了工艺成本，同时SiO2的厚度不能生长得太厚。其次，SiC热氧化后留下的大量C簇会增加氧化层及界面陷阱，使得SiO2/SiC的界面陷阱密度通常比SiO2/Si的界面陷阱密度高1-2个数量级，高的界面陷阱密度会大大降低载流子的迁移率，导致导通电阻增大，功率损耗增加。目前，业界科研学者通过采用SiC表面氮化预处理，氮氧化物氧化，N源或H源退火处理等工艺和方法，SiO2/SiC的界面质量及整体特性有了一定的提升，不过与SiO2/Si界面质量相比任有不小的差距。
另外，对于SiO2/SiC MOS器件，根据高斯定理(kSiCESiC＝koxideEoxide)，当SiC(k＝9.6-10)达到其临界击穿电场(-3MV/cm)时，SiO2(k＝3.9)介质层中的电场将达到7.4-7.7MV/cm，如此高的电场将严重降低氧化层的可靠性。因此，采用高k材料代替SiO2作为栅介质层，研究高K材料在SiC MOS器件的应用和研究尤为重要。目前Al2O3、HfO2、AlN和ZrO2等高K材料在SiC MOS有了一定的研究，不过高k介质直接取代SiO2使得介质与SiC衬底的界面态密度较大，氧化层陷阱密度和漏电流也较大。
发明内容
本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提供了一种Al2O3/HfxLa1-xO/SiO2堆垛栅介质层的SiC MOS电容及其制造方法，以降低界面态密度和边界陷阱密度，增加MOS沟道迁移率，减小栅漏电流，并进一步提高介质层的耐压能力，提高SiC MOS电容的质量和增强其可靠性。
为实现上述目的，本发明提供了一种Al2O3/HfxLa1-xO/SiO2堆垛栅介质层的SiC MOS电容，所述堆垛介质层的SiC MOS电容包括：SiC衬底、SiC外延层、堆垛栅介质层和正负电极；
所述SiC衬底上设有SiC外延层；
所述堆垛栅介质层包括下层SiO2过渡层、HfxLa1-xO层和Al2O3覆盖层；所述SiC外延层上设有下层SiO2过渡层，所述下层SiO2过渡层上设有所述HfxLa1-xO层，所述HfxLa1-xO层上设有Al2O3覆盖层；
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