[发明专利]提高SiCMOSFET沟道迁移率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种提高SiC MOSFET沟道迁移率的方法。

背景技术

SiC以其优良的物理化学特性和电学特性成为制造高温、大功率电子器件的一种最有优势的半导体材料，并且具有远大于Si材料的功率器件品质因子。SiC功率器件金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)的研发始于20世纪90年代，其具有输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、耐高温高压等一系列优点，已在开关稳压电源、高频加热、汽车电子以及功率放大器等方面取得了广泛的应用。

然而，目前SiC功率MOS器件栅介质的主要材料为热氧化生成的SiO2，但SiC和SiO2的接触界面质量较差，高密度的界面态和界面粗糙导致器件沟道迁移率和导通电阻严重退化，甚至使基于SiC的器件的性能还达不到基于Si的器件的性能。虽然经工艺改进，在退火过程中通入氮化物成分，可以部分减少界面态，但对于氧化过程中SiC和SiO2界面处的C原子络合物问题不能根本性的解决，也使得SiC的沟道迁移率一直很低，严重制约着SiC功率器件的发展。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种提高SiC MOSFET沟道迁移率的方法，能够抑制氧化过程中SiC和SiO₂的接触界面C原子络合物产生的缺陷对界面态和迁移率的影响，从而提高器件的性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种提高SiC MOSFET沟道迁移率的方法，包括：

在进行栅氧之前，对SiC外延片的外延表面进行紫外线氧化处理；

RCA清洗，使得在所述外延表面形成Si界面结构；

将所述SiC外延片在氧气气氛中进行等离子体增强化学气相淀积PECVD预处理，将所述外延表面的Si界面结构氧化成SiO₂界面层；

在所述SiO₂界面层上采用PECVD进行栅氧氧化淀积生长，并进行退火；

制备多晶硅栅极和源、漏金属电极，从而形成所述横向导电结构SiC MOSFET。

优选的，所述对SiC外延片的外延表面进行紫外线氧化处理具体为：

在200℃的氧气气氛中，SiC外延片的外延表面进行紫外线处理，使所述SiC外延片的表面进行预氧化，形成SiO₂和C的氧化物。

进一步优选的，所述RCA清洗，使得在所述外延表面形成Si界面结构具体为：

将所述预氧化形成SiO₂经过RCA清洗后还原为Si，从而使所述外延表面形成Si界面结构。

优选的，所述将所述SiC外延片在氧气气氛中进行PECVD预处理具体为：

将所述SiC外延片放入PECVD设备中，在300℃下通入氧气60秒，将所述外延表面氧化成1-2nm的SiO₂界面层。

优选的，在进行栅氧之前，所述方法还包括：

在N⁺SiC衬底上经过外延工艺形成MOSFET的N^-漂移区；

采用注入工艺形成P阱和源区。

优选的，在采用注入工艺形成P阱后，所述方法还包括：

采用注入工艺形成漏区。

优选的,在所述SiO₂界面层上采用PECVD进行栅氧氧化淀积生长，并进行退火具体为：

在300℃下通入氧气和硅烷，采用PECVD的方法在所述SiO₂界面层之上淀积100nm的SiO₂层；

再在800℃的氧气气氛下进行退火，所述退火的时间为60分钟。

优选的,所述RCA清洗具体包括：

将所述SiC外延置于90℃的SPM溶液中清洗15分钟，冲去离子水；

在DHF溶液中清洗30秒，冲去离子水；

在70℃的SC1溶液中清洗10分钟，冲去离子水；

再在70℃的SC2溶液中清洗10分钟，冲去离子水，并甩干；

其中，所述SPM溶液为浓硫酸和过氧化氢的混合溶液；所述DHF溶液为浓度为0.5％-2％的氢氟酸溶液；所述SC1溶液为氨水、过氧化氢和去离子水的混合溶液；所述SC2为盐酸、过氧化氢和去离子水的混合溶液。