[0062]在退火和冷却处理后的生长了 S12S渡层的SiC外延片上采用原子层淀积的方法淀积一层15nm厚的LaAlOJl，淀积温度为300°C，淀积时间为lh。
[0063]步骤106，淀积Al2O3覆盖层。
[0064]采用原子层淀积的方法在栅介质LaAlO3层上淀积一层4nm厚的Al 203，淀积温度为300°C，淀积时间为15min ；
[0065]步骤107，派射金属Ni电极及退火处理。
[0066]107.1，利用磁控溅射的方法在Al2O3覆盖层表面溅射金属Ni作为正电极，在SiC衬底的背面溅射金属Ni作为负电极；
[0067]107.1，将溅射金属Ni电极后的SiC MOS电容置于温度为400±5°C的队气环境中退火5min，完成整个SiC MOS电容的制作。
[0068]本发明41203/1^八103/5102堆垛栅介质层的SiC MOS电容的制造方法的实施示例2包括如下步骤:
[0069]步骤201，在N型重掺杂SiC衬底上生长N型轻掺杂的SiC外延层。
[0070]将厚度为380 μ m，掺杂浓度为8 X 1018cm_3的N型SiC衬底置于SiC外延生长炉中，在温度1570°C条件下，生长一层厚度为12 μ m，掺杂浓度为I X 116CnT3的N型SiC外延层。
[0071]步骤202，对所生长的N型SiC外延层进行预处理。
[0072]202.1，用去离子水对N型SiC外延层进行超声清洗；
[0073]202.2，用浓度为80%硫酸对外延层延片进行清洗，煮1min后，浸泡30min ；
[0074]202.3，用去离子水清洗SiC外延层数遍；
[0075]202.4，用比例为5:1:1的H20、H2O2及盐酸组成的混合液，将SiC外延片在温度为80°C的混合液中浸泡5min，用HF (氢氟酸)溶液清洗，再用去离子水清洗数遍，最后用红外灯烘干。
[0076]步骤203，在SiC外延层上生长氮化S12S渡层。
[0077]将预处理后的N型SiC外延片置于氧化炉中，在温度为1175±5°C的条件下，10%N20:90%队的混合气体中生长厚度为8nm的下层氮化S1 2过渡层；
[0078]步骤204，对所生长的S12S渡层进行退火和冷却处理。
[0079]204.1，将生长了 S12S渡层的SiC外延片置于Ar气环境中退火，退火温度为1000±5°C，退火时间为5min ；
[0080]204.2，将退火后的生长了 S12S渡层的SiC外延片置于Ar气环境中退火，冷却速率 5°C /min ；
[0081 ]步骤 205，淀积 LaAlO3层。
[0082]在退火和冷却处理后的生长了 S12S渡层的SiC外延片上采用原子层淀积的方法淀积一层30nm厚的LaAlOjl，淀积温度为250°C，淀积时间为140min。
[0083]步骤206，淀积Al2O3覆盖层。
[0084]采用原子层淀积的方法在LaAlO3层上淀积一层8nm厚的Al 203，淀积温度为250°C，淀积时间为40min ；
[0085]步骤207，溅射金属Ni电极及退火处理。
[0086]207.1，利用磁控溅射的方法在Al2O3覆盖层表面溅射金属Ni作为正电极，在SiC衬底的背面溅射金属Ni作为负电极；
[0087]207.1，将溅射金属Ni电极后的SiC MOS电容置于温度为400±5°C的队气环境中退火5min，完成整个SiC MOS电容的制作。
[0088]本发明41203/1^八103/5102堆垛栅介质层的SiC MOS电容的制造方法的实施示例3包括如下步骤:
[0089]步骤301，在N型重掺杂SiC衬底上生长N型轻掺杂的SiC外延层
[0090]将厚度为380 μ m，掺杂浓度为I X 1019cm_3的N型SiC衬底置于SiC外延生长炉中，在温度1570°C条件下，生长一层厚度为30 μ m，掺杂浓度为2 X 115CnT3的N型SiC外延层。
[0091]步骤302，对所生长的N型SiC外延层进行预处理。
[0092]302.1，用去离子水对N型SiC外延层进行超声清洗；
[0093]302.2，用浓度为80%硫酸对外延层延片进行清洗，煮1min后，浸泡30min ；
[0094]302.3，用去离子水清洗SiC外延层数遍；
[0095]302.4，用比例为5:1:1的H20、H2O2及盐酸组成的混合液，将SiC外延片在温度为80°C的混合液中浸泡5min，用HF (氢氟酸)溶液清洗，再用去离子水清洗数遍，最后用红外灯烘干。
[0096]步骤303，在SiC外延层上生长氮化S12S渡层。
[0097]将预处理后的N型SiC外延片置于氧化炉中，在温度为1175±5°C的条件下，10%N20:90%队的混合气体中生长厚度为20nm的下层氮化S1 2过渡层；
[0098]步骤304，对所生长的S12S渡层进行退火和冷却处理。
[0099]104.1，将生长了 S12S渡层的SiC外延片置于Ar气环境中退火，退火温度为1000±5°C，退火时间为5min ；
[0100]104.2，将退火后的生长了 S12S渡层的SiC外延片置于Ar气环境中退火，冷却速率 5°C /min ；
[0101 ] 步骤305，淀积1^々103层。
[0102]在退火和冷却处理后的生长了 S12S渡层的SiC外延片上采用原子层淀积的方法淀积一层50nm厚的LaAlOJl，淀积温度为320°C，淀积时间为3h。
[0103]步骤306，淀积Al2O3覆盖层。
[0104]采用原子层淀积的方法在栅介质LaAlO3层上淀积一层1nm厚的Al 203，淀积温度为320 °C，淀积时间为45min ；
[0105]步骤307，溅射金属Ni电极及退火处理。
[0106]307.1，利用磁控溅射的方法在Al2O3覆盖层表面溅射金属Ni作为正电极，在SiC衬底的背面溅射金属Ni作为负电极；
[0107]307.1，将溅射金属Ni电极后的SiC MOS电容置于温度为400 ±5°C的队气环境中退火5min，完成整个SiC MOS电容的制作。
[0108]本发明具有如下优点:
[0109]1、本发明采用的栅介质材料LaAlO3，其介电常数高(k_25)，结晶温度高，热稳定性好，因而增加了栅介质的临界击穿电场，提升了电容的击穿特性，提高了器件可靠性。
[0110]2、本发明采用的下层S12S渡层增加了栅介质与SiC衬底的势皇高度，能大大降低SiC衬底中的电子经栅介质隧穿至栅电极的几率，从而减小栅漏电流，提升了可靠性。同时，采用氮化工艺生长的该S12S渡层，降低了栅介质与SiC的界面态密度和边界陷阱密度，增加了沟道迀移率，提高了器件性能。
[0111]3、本发明采用的Al2O3覆盖层降低了 High k栅介质中的陷阱电子隧穿至栅电极的几率，并且，该Al2O3覆盖层也降低了栅电极中电子隧穿至SiC衬底中的几率。同时，Al 203覆盖层能避免LaAlO3因为吸湿和暴露在空气中分别形成低介电常数的碳氢化合物和碳酸盐，从而减小栅漏电流，提高了 MOS电容的质量和可靠性。
[0112]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种Al 203/LaA103/Si0^垛栅介质层的SiC MOS电容，其特征在于，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S12S渡层、LaAlO 3层和Al 203覆盖层；所述SiC外延层上设有下层S12S渡层，所述下层S1 2过渡层上设有所述LaAlO 3层，所述LaAlO 3层上设有Al2O3覆盖层； 所述正负电极分别与Al2O3覆盖层的表面和SiC衬底的背面连接。 所述SiC衬底为重掺杂的SiC衬底层，所述SiC外延层为轻掺杂的SiC外延层
2.根据权利要求1所述的堆垛栅介质层的SiCMOS电容，其特征在于，所述SiC外延层厚度为5-100 μ m，掺杂浓度为I X 1015-5 X 11W30
3.根据权利要求1所述的堆垛栅介质层的SiCMOS电容，其特征在于，所述下层S12过渡层的厚度为l_30nm。
4.根据权利要求1所述的堆垛栅介质层的SiCMOS电容，其特征在于，所述LaAlOJl的厚度为5nm-100nmo
5.根据权利要求1所述的堆垛栅介质层的SiCMOS电容，其特征在于，所述Al 203覆盖层的厚度为l_30nmo
6.一种Al 203/1^八103/5102堆垛栅介质层的SiC MOS电容的制造方法，其特征在于，所述方法包括: 步骤1，在SiC衬底上生长厚度为5-ΙΟΟμπι轻掺杂的SiC外延层，掺杂浓度为lX1015-5X1016cnT3 步骤2，将SiC衬底的上SiC外延层进行清洗处理，接着在温度为1175±5°C的条件下，10% N20:90%队的混合气体中生长厚度为lnm-30nm的下层氮化S12过渡层； 步骤3，将所生长的S12S渡层在Ar气环境中快速退火处理和在Ar气环境中冷却处理； 步骤4，利用原子层淀积(ALD)的方法，在退火和冷却处理后的下层S12过渡层上淀积一层厚度为5nm-100nm的]^^103层； 步骤5，利用原子层淀积的方法，在LaAlO3层上淀积一层厚度为l-30nm的Al 203覆盖层； 步骤6，利用磁控溅射的方法在Al2O3覆盖层表面溅射金属Ni作为正电极，在所述SiC衬底的背面溅射金属Ni作为负电极，然后在N2气环境中快速退火处理。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤3中在Ar气环境中快速退火，具体为，退火温度为1000±5°C，退火时间为5min，在Ar气环境中退火。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤3中在Ar气环境中冷却，具体为，按照5°C /min的速率在Ar气环境中冷却。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤4中淀积一层厚度为5nm-100nm的LaAlOjl，具体为淀积温度为200°C -400°C，淀积时间为20min_6h，淀积一层厚度为5nm_100nm 的 LaAlO3层。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤5中淀积一层厚度为l-30nm的Al2O3覆盖层，具体为淀积温度为200°C -400°C，淀积时间为5min_2h，淀积一层厚度为 l-30nm的Al2O3覆盖层。
【专利摘要】本发明涉及一种Al2O3/LaAlO3/SiO2堆垛栅介质层的SiC？MOS电容及制造方法，包括：SiC衬底为重掺杂的SiC衬底层，SiC衬底层上设有轻掺杂的SiC外延层；堆垛栅介质层包括下层SiO2过渡层，LaAlO3层和Al2O3覆盖层；SiC外延层上设有下层SiO2过渡层，下层SiO2过渡层上设有LaAlO3层，LaAlO3层上设有Al2O3覆盖层；正负电极分别与Al2O3覆盖层的表面和SiC衬底的背面连接。该堆垛栅介质层的SiC？MOS电容，降低界面态密度和边界陷阱密度，增加MOS沟道迁移率，减小了栅漏电流，并提升了介质层的耐压能力，提高了SiC？MOS电容的质量和增强了其可靠性。
【IPC分类】H01L29-94, H01L21-02
【公开号】CN104576766
【申请号】CN201510007165
【发明人】贾仁需, 赵东辉, 吕红亮, 张玉明
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月7日