改善SiC热氧化后的界面态的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制造方法，具体地，涉及一种改善SiC热氧化后的界面态的制造方法。
【背景技术】
[0002]在功率元器件的发展中，主要半导体材料当然还是硅(Si)。在功率元器件领域中，通过微细化可以改善性能，但远不能达到更高的应用要求，在需要更高应用性能领域仅采用微细加工是无法改善的。因此，就需要在半导体材料结构上下工夫。
[0003]SiC (碳化硅)材料是第三代宽禁带半导体材料的代表，因其在高温、高功率、高辐射条件下的优异性能而成为“极端电子学”中最重要的研宄对象之一；同时SiC材料又是除了 Si材料之外唯一能够通过直接热氧化生长氧化绝缘膜的半导体材料。目前，功率器件的研宄是SiC应用的主要研宄方向，尤其功率MOSFET更是研宄的热点所在。但是，在制作SiCMOS器件时，始终存在着沟道迀移率低的问题，这主要是由Si02/SiC的高界面态密度引起的。因此如何降低MOS器件的界面态密度成为SiC MOS器件研宄中需要解决的首要问题。
[0004]SiC(碳化硅)功率元器件是以碳和硅的化合物一“碳化硅”作为原材料制作而成，并且，SiC (碳化硅)可以被热氧化，可以作为制作“金属-氧化物-半导体结构”的合适材料。由于在体4H-和3C-SiC中几乎各向同性的电学特性及高电子霍尔迀移率，这二种材料很适合高功率MOSFET应用。对于击穿电场，SiC (碳化硅)上热生长的S12质量可以与Si(硅)上的S12层质量相当。然而，由于SiC/Si02的界面电荷比Si/Si02大约高二个数量级，尤其是“4H-SiC/Si02”界面处靠近导带边缘的高界面态密度，会使MOSFET沟道迀移率非常低，进而会降低器件的性能。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种改善SiC热氧化后的界面态的制造方法，其使SiC/Si02界面态达到相当于Si/Si02界面态密度，进而改善并提高SiC_MOSFET器件应用性能。
[0006]根据本发明的一个方面，提供一种改善SiC热氧化后的界面态的制造方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0007]步骤一，定义硅晶圆底材MOSFET工艺制程；
[0008]步骤二，定义植入了低温4或N 2/H2退火工艺方法的硅晶圆底材MOSFET工艺制程用于碳化硅底材MOSFET工艺制程。
[0009]优选地，所述步骤一包括以下步骤:选择硅晶圆底材MOSFET工艺制程并止于完成合适艺步骤；植入低温4或N2/H2退火工艺方法步骤；植入并延续硅晶圆底材MOSFET工艺制程剩余部分至工艺制程结束。
[0010]优选地，所述碳化硅底材上依次设有第一氧化层、多晶层和第二氧化层。
[0011 ] 优选地，所述碳化硅底材上依次设有第一氧化层、次多晶层和第二氧化层。
[0012]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:本发明利用低温4或1/!12退火工艺方法改善SiC/Si02界面态的工艺制程所加工的碳化硅晶圆底材功率半导体，其抗瞬态击穿电场能力强度较高，只要利用这个性质，就可提高与硅晶圆底材元件相同结构时的耐压性能。所以在相同的耐压条件下，可以得到较高的抗瞬态击穿特性。本发明以硅晶圆底材MOSFET工艺制程为基体，在关键的工艺步骤植入“低温；H2或N 2/H2”退火工艺方法，使之用于碳化硅底材MOSFET工艺制程的SiC/Si02界面态与硅晶圆底材MOSFET工艺制程的Si/S12界面态相当。硅晶圆底材MOSFET工艺制程的性质研宄已非常透彻；成熟；因此，植入低温4或N 2/H2退火工艺方法后，容易大量商用于碳化硅底材MOSFET产品的生产与发展。
【附图说明】
[0013]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0014]图1为本发明中植入低温4或N 2/H2退火工艺方法步骤的一个实施例原理图。
[0015]图2为本发明中植入低温4或N 2/H2退火工艺方法步骤的另一个实施例原理图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0017]本发明改善SiC热氧化后的界面态的制造方法包括以下步骤:
[0018]步骤一，定义硅晶圆底材MOSFET工艺制程，具体步骤如下:选择硅晶圆底材MOSFET工艺制程并止于完成合适艺步骤；植入低温4或1/!12退火工艺方法步骤(如图1和图2所示)；植入并延续硅晶圆底材MOSFET工艺制程剩余部分至工艺制程结束；
[0019]步骤二，定义植入了低温4或N 2/H2退火工艺方法的硅晶圆底材MOSFET工艺制程用于碳化硅底材MOSFET工艺制程。
[0020]其中，所述步骤一在硅晶圆底材MOSFET工艺制程中，若植入低温112或N2/H2退火工艺方法并用于碳化硅底材MOSFET工艺制程，能帮助改善SiC/Si02W面态。如图1所示，碳化硅底材I上依次设有第一氧化层2、多晶层3和第二氧化层4。如图2所示，碳化硅底材I上依次设有第一氧化层2、次多晶层5和第二氧化层4。
[0021]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种改善SiC热氧化后的界面态的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一，定义硅晶圆底材MOSFET工艺制程； 步骤二，定义植入了低温4或N2/H2退火工艺方法的硅晶圆底材MOSFET工艺制程用于碳化硅底材MOSFET工艺制程。
2.根据权利要求1所述的改善SiC热氧化后的界面态的制造方法，其特征在于，所述步骤一包括以下步骤:选择硅晶圆底材MOSFET工艺制程并止于完成合适艺步骤；植入低温H2或N2/H2退火工艺方法步骤；植入并延续硅晶圆底材MOSFET工艺制程剩余部分至工艺制程结束。
3.根据权利要求1所述的改善SiC热氧化后的界面态的制造方法，其特征在于，所述碳化硅底材上依次设有第一氧化层、多晶层和第二氧化层。
4.根据权利要求1所述的改善SiC热氧化后的界面态的制造方法，其特征在于，所述碳化硅底材上依次设有第一氧化层、次多晶层和第二氧化层。
【专利摘要】本发明提供了一种改善SiC热氧化后的界面态的制造方法，包括以下步骤：步骤一，定义硅晶圆底材MOSFET工艺制程；步骤二，定义植入了低温H2或N2/H2退火工艺方法的硅晶圆底材MOSFET工艺制程用于碳化硅底材MOSFET工艺制程。本发明使SiC/SiO2界面态达到相当于Si/SiO2界面态密度，进而改善并提高SiC_MOSFET器件应用性能。
【IPC分类】H01L21-336, H01L21-324
【公开号】CN104716045
【申请号】CN201510091817
【发明人】廖奇泊, 胡建国, 周雯
【申请人】上海芯亮电子科技有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年2月28日