[发明专利]碳化硅MOS栅氧化层退火方法

说明书

本发明提供了一种碳化硅(SiC)MOS栅氧化层退火方法，包括栅极氧化物成长步骤、栅区晶硅形成步骤、源区形成步骤、P型形成步骤、介电层形成步骤以及防护层形成步骤。所述P型形成步骤包括P层形成步骤；在所述P层形成步骤中：在N型外延层(10)上形成P层(9)，并构成P阱区。本发明可以改善SiC与SiO₂界面的悬挂键(Dangling bond)或残留的碳原子之特性，并使碳化硅(SiC)MOS组件电性行为模式与理论组件特性一致，进而改善碳化硅MOS栅氧中的缺陷，提高产品的击穿电荷量，以及对电场应力的耐受能力,改善了碳化硅MOS栅氧的饱和电压特性及可靠性，并提供可信及稳定的电源模块应用设计。

技术领域

本发明属于平坦式(Planer)和沟槽式(Trench)碳化硅MOSFET组件技术领域，具体地，涉及一种碳化硅MOS栅氧化层退火方法；尤其涉及一种改善碳化硅功率MOSFET器件栅氧化层特性及可靠性的制备方法。

背景技术

第三代半导体-SiC(碳化硅)因其高禁带宽度、高阻断电压和高热导率等特性，成为制作高温、高频、抗辐射和大功率电力电子器件的理想半导体材料。SiC是宽禁带半导体中唯一可以通过自氧化方法形成高质量的氧化层的材料，但SiC热氧化形成的SiO₂/SiC界面会产生大量的界面态(如界面处Si与C的悬挂键、与C相关的缺陷及近界面氧化物缺陷等)，严重影响了沟道的场效应迁移率、饱和电压特性及栅氧化层的可靠性。这些缺陷导致栅氧化层击穿所需要的激活能减小,降低了栅氧化层电应力的承受能力及不稳定的饱和电压。因此，减少栅氧化层中的缺陷，提高栅氧化层的可靠性就成为了SiC金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)研究领域的关键问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种碳化硅MOS栅氧化层退火方法。

根据本发明提供的一种碳化硅MOS栅氧化层退火方法，其特征在于，包括栅极氧化物成长步骤、栅区晶硅形成步骤、源区形成步骤、P型形成步骤、介电层形成步骤以及防护层形成步骤。

优选地，所述P型形成步骤包括P层形成步骤；

在所述P层形成步骤中：

在N型外延层上形成P层，并构成P阱区。

优选地，所述P型形成步骤包括P层形成步骤；

在所述P层形成步骤中：

在N型外延层上形成P层。

优选地，所述防护层形成步骤包括金属层形成步骤、保护层形成步骤；

在金属层形成步骤中：

在连接层、介电层这两者上形成金属层；

在保护层形成步骤中：

在所述金属层上形成保护层；

在所述栅区晶硅形成步骤中：

在基底背面形成背面金属；

在基底上形成N型外延层。

优选地，在所述栅极氧化物成长步骤中：

在P阱区、N型外延层这两者内形成栅极氧化层；所述栅极氧化层构成栅极沟槽；在栅极沟槽内形成多晶栅层；所述多晶栅层构成多晶栅区；

在所述介电层形成步骤中：

在N型源极层、多晶栅层以及栅极氧化层这三者上形成介电层；

在N型源极层、栅极氧化层以及这三者的侧部形成连接层。

优选地，在所述栅极氧化物成长步骤中：