[发明专利]一种具有叠栅结构的碳化硅MIS器件及其制备方法

权利要求书

1.一种具有叠栅结构的碳化硅MIS器件，其特征在于，其结构从下到上依次包括背电极（6）、N+衬底层（1）、N型外延层（2）、底层栅介质（3）、介质界面钝化层（4）、上层栅介质（5）、栅电极（7）；所述的底层栅介质与上层栅介质堆叠构成栅极介质层。

2.根据权利要求1所述的一种碳化硅MIS器件，其特征在于，所述底层栅介质（3）为AlN材料，所述底层栅介质厚度约为2 nm。

3.根据权利要求1所述的一种碳化硅MIS器件，其特征在于，所述上层栅介质（5）为Al₂O₃材料，所述上层栅介质厚度为20 nm。

4.根据权利要求1所述的一种碳化硅MIS器件，其特征在于，所述N+衬底层（1）的厚度为350 μm，所述N+衬底层（1）的材质为掺杂有浓度为5×10¹⁸ cm^-3磷离子的N型4H-SiC。

5.根据权利要求1所述的一种碳化硅MIS器件，其特征在于，所述N型外延层（2）的厚度为1 μm～100 μm，所述N型外延层（2）的材质为掺杂有浓度为8×10¹⁵ cm^-3磷离子的N型4H-SiC。

6.根据权利要求1所述的一种碳化硅MIS器件，其特征在于，所述背电极（6）的厚度为200 nm，所述栅电极（7）为直径500 μm、厚度200 nm的圆柱体形状。

7.根据权利要求1所述的一种碳化硅MIS器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，取厚度为350 μm，氮离子掺杂浓度为5×10¹⁸ cm^-3的N+碳化硅衬底片，在温度为1600 ℃、压力为150 mbar、反应气体为硅烷和丙烷、掺杂源气体为PH₃、载运气体为PH₃的条件下进行RCA清洗；

步骤S2，在清洗后的N+衬底层（1）生长N型外延层（2），并进行工艺处理，掺杂离子为磷离子，掺杂浓度为8×10¹⁵ cm^-3的N型4H-SiC，其厚度为1 μm～100μm；

步骤S3，对4H-SiC外延衬底基片进行清洗，将样品依次进行有机溶液超声清洗、碱洗、酸洗，每个清洗步骤后都执行5% HF溶液浸泡，再在去离子水中冲洗，氮气吹干；

步骤S4，利用磁控溅射工艺，在N型外延层（2）上方制备底层栅介质（3）AlN薄膜；

步骤S5，利用氮等离子体对表面进行钝化处理，形成介质界面钝化层（4）；

步骤S6，利用磁控溅射工艺，在界面钝化层（4）上方制备上层栅介质（5）Al₂O₃薄膜，并对形成栅介质的样品进行高温退火处理；

步骤S7，背面蒸发Al金属，制备背电极（6）；

步骤S8，正面蒸发Al金属，制备栅电极（7），完成MIS器件制作。

8.根据权利要求7所述的一种碳化硅MIS器件的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，工艺处理的条件为：温度为1600℃，压力为150 mbar，反应气体为硅烷和丙烷，掺杂源气体为PH₃。