[发明专利]基于界面钝化层的MOS电容器及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于界面钝化层的MOS电容器及其制备方法，制备包括：提供一重掺杂的衬底，并于衬底一表面上形成轻掺杂的外延层；于外延层内形成欧姆接触区；于外延层表面形成界面钝化层，并于界面钝化层表面形成栅结构，于结构表面形成表面钝化层，并于表面钝化层内形成第一窗口及第二窗口；制作栅极金属电极、第一欧姆接触电极及第二欧姆接触电极。通过上述方案，本发明对MOS电容器的界面进行了优化，在栅介质层与外延层之间引入了界面钝化层，可消除MOS器件界面处不利的界面层，降低了界面密度和界面陷阱，制备方法简单，效果显著，提供了一种有效提高栅介质层与碳化硅界面特性的途径，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于半导体元件及其制造技术领域，特别是涉及一种基于界面钝化层的MOS电容器及其制备方法。

背景技术

在半导体领域，碳化硅(SiC)材料作为第三代宽带隙半导体材料，具有高临界击穿电场、高热导率、高电子饱和漂移速率等特点，在高温、高频、大功率、抗辐射等领域，尤其是高温或强腐蚀性等恶劣环境中具有巨大的应用潜力。

随着能源危机不断增大以及环境问题的日益凸显，以节能减排为核心的技术不断涌现出来，其中，以改进现有电力系统来提高能源利用率最为引人关注，在提高电力利用效率中起关键作用的是功率器件，也称为电力电子器件，如何降低功率器件的能耗便已成为全球性的重要课题，在这种情况下，性能远优于普遍使用的Si器件的SiC器件受到人们青睐。

新一代SiC电力电子器件产业发展需求紧迫，将直接影响我国电力电子设备与系统产业的升级，迫切需要开展SiC电力电子器件产业的布局，以避免西方出现基于SiC电力电子器件的高性能大容量电力电子装备时，我国一时无法应对的尴尬局面。但是，我国核心的电力电子器件国产化较低，SiC电力电子器件尚处于原型研制、试制阶段，SiC MOSFET器件研究更是刚刚起步，严重制约了我国SiC电力电子器件产业化进程。

目前，在SiC MOSFET器件中，由于常规栅介质层SiO₂相对于SiC材料具有较低的介电常数(k_SiO2＝3.9；k_SiC＝10)，根据高斯定理可知，当器件工作在反偏状态时，会在栅介质层中引入较高的电场强度，使栅介质层发生不可逆的击穿损坏，导致器件过早击穿，克服这一限制的有效方法之一是采用高介电常数的新型绝缘介质材料(high-k材料)，栅介质层介电常数的增加将使引入栅介质层中的电场减小。然而，高质量的high-k材料与SiC的界面特性却成为了要解决的技术问题。

因此，提供一种可以解决高介电常数的新型绝缘介质材料与碳化硅之间界面特性的MOS电容器及其制备方法实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于界面钝化层的MOS电容器及其制备方法，用于解决现有技术中高介电常数介质层与外延层材料界面特性的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于界面钝化层的MOS电容器的制备方法，包括如下步骤：

1)提供一重掺杂的衬底，且所述衬底具有第一表面和第二表面，并于所述第一表面上形成轻掺杂的外延层；

2)于所述外延层内定义栅区，并于环绕所述栅区的外延层中进行重掺杂，形成欧姆接触区；

3)于所述栅区表面形成界面钝化层，并于所述界面钝化层表面形成栅结构，其中，所述界面钝化层用于消除与其相接触的界面之间的坏层；

4)于步骤3)所得到的结构的表面形成表面钝化层，并于所述表面钝化层内形成第一窗口及第二窗口，所述第一窗口与所述栅结构相对应，所述第二窗口环绕所述第一窗口且与所述欧姆接触区相对应；