专利名称：用于改善碳化硅mosfet中反型层迁移率的方法
技术领域：
本发明一般涉及一种改善碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效 应晶体管(MOSFET)中的反型层迁移率的方法。本发明尤其涉及在 SiC衬底的Si面上形成栅极氧化物以得到具有改善的反型层迁移率 的MOSFET。
背景技术：
硅(Si)是最常见的并且在过去三十年已经广泛用作半导体材 料。在这一时期，由于不断的提纯以及改良，Si器件技术已经达到
先进水平。这种不断改良的结果已使得硅功率器件达到正接近对于这 种材料所预想的最大理论功率极限的这样的效率水平。这意味着在器 件设计和工艺处理方面的进一步改良不太可能产生性能方面的本质 改善。然而，对于硅功率器件以严重操作损失运行的许多当前或今后 应用来说，这种状况是不能接受的。为了缓和这种情况，材料科学家
们已经在考虑各种宽带隙(bandgap)半导体作为硅的替代物。
碳化硅(SiC)是一种用于高电压、高频和高温应用下的理想半 导体材料。这主要是由于SiC的大临界电场(是Si的10倍)、大带 隙(是Si的3倍)、高导热率(是Si的4倍)以及大电子饱和速度 (是Si的2倍)。这些特点使得SiC成为用于制造诸如MOSFET之 类的器件的Si的理想替代物。SiCn沟道增强型MOSFET(这里称为 SiCMOSFET)对于在高电压、高速度和高频下操作的应甩来说是理 想的。
为了将碳化硅用于金属氧化物半导体场效应晶体管，在SiC衬 底上形成氧化物层。可以在SiC晶体的C面或Si面上形成氧化物。 然而，在C面上生长的外延层目前在商业上无法得到，因此理想的 是在Si面上形成栅极氧化物。然而，当前在SiC衬底的Si面上制造的SiC MOSFET已显示出 极低的反型层迁移率( lcm2/Vs)，这比期望的迁移率值要低100 倍。这导致了较大功率损耗和效率损失，使得SiC MOSFET相比较 它们的Si对应物来说吸引力减小。较低反型层迁移率主要是由于在 栅极氧化物与碳化硅衬底之间的其中发生电流传导的不良界面。具体 地说，栅极氧化物与SiC衬底之间的界面具有大量的界面陷阱，这些 界面陷阱以各种方式对迁移通过反型沟道的电子产生影响。
在由Eiichi Okuno禾口 Shinji Amano于2002年在Materials Science Forum上第389-393巻发表的题为"Reduction of Interface Trap Density in 4H-SiC MOS by High-Temperature Oxidation"的文章中，公 开了通过进行快速氧化可以减小这一问题。这导致了邻近界面陷阱， 即邻近导带边沿(conduction band edge)的具有界面能量的陷阱的较 低浓度。
然而，当执行SiC的快速氧化时，负面的效果是半导体器件的 阈值电压增加。
发明内容
本发明的一个目的在于缓解上述问题，并且在SiC衬底的Si面
提供氧化物层，当该衬底用于制造半导体器件时，产生了改进的反型 沟道迁移率同时具有足够低的阈值电压。
通过制造基于SiC衬底的半导体器件的方法实现了本发明的这
一目的和其他目的，该方法包括步骤以足够高的氧化率在SiC衬底
的Si端面上形成氧化物层从而获得小于5X10Ucn^的邻近界面陷阱 浓度的步骤；以及在含氢气的环境中将经过氧化的SiC衬底退火，使 得在氧化物形成步骤中形成的深陷阱钝化，从而能制造具有改善的反 型层迁移率和减小的阈值电压的基于SiC的MOSFET。
根据本申请的前后文内容，"邻近界面陷阱"(NIT)应当被理 解为位于距离SiC衬底的导带边沿0.1到0.8eV的距离处的界面陷阱。
用于确定SiC氧化物界面处的NIT浓度的适当方法是公知的热 电介质弛豫电流技术(TDRC)，在下面参考文献中有所描述T.E.Rudenko, I.N. Osiyuk, LP. Tyagulski， H力.(Mafsson, and E力. Sveinbj5rnsson: Solid State Electr. Vol. 49(2005), p.545。
本发明是基于以下认识上述增加的阈值电压是增加的平带
(flatband)电压的结果，该平带电压的增加是"深陷阱"(DT)浓 度，即具有靠近SiC带隙中部(典型地距离导带边沿0.8到2eV)的 界面能量的陷阱的浓度的增加所导致的。本发明人已经发现在SiC 衬底的Si面受到快速氧化时，DT浓度增大，而NIT的浓度减小。 根据本发明，可以通过氢气退火来使得在快速氧化期间形成的深陷阱 钝化，从而使得在氧化物上形成的半导体器件的阈值电压明显降低。
在现有技术中已经提出了在SiC上形成的氧化物的氧化后退火 (POA)，例如，在Junji Senzaki等人于2002年1月在IEEE Electr.Dev丄ett., vol 23上发表的题为"Excellent effects of Hydrogen Postoxidation Annealing on Inversion Channel Mobility of 4H-SiC MOSFET Fabricated on (1120) Face"的文章中。然而，这篇文章是关 于与商业上使用的Si面垂直的SiC的一面，并且主要讨论了氢气POA 相对于沟道迁移率的影响。同一篇文章还提到作者在有关SiC的Si 面的早期研究中已经发表过氢气POA减小了NIT的浓度。因此，本 领域技术人员没有理由怀疑氢气POA将会减小Si面上的深界面陷 阱。而且，本领域技术人员将很难尝试减小深陷阱的数量从而降低半 导体器件的阈值电压。事实上，据发明人所知，在SiC氧化物界面处 的DT的出现先前并不为人所知。
氧化率可能具有在1150。C温度下每小时至少700埃的最大值。 优选地是，氧化率最少是在相同温度下通过传统方式氧化所获得的最 大氧化率的5倍，例如，利用下面参数利用每分钟30标准立方厘 米的流速的氧气，在l个大气压下进行氧化。
对于这种提高的氧化率，本发明人已经论证出反型层迁移率相 比较利用传统工艺参数的氧化增加了 10-100倍。
通过氧化率改良剂可以有利地获得足够高的氧化率。
这种氧化率改良剂可以是能够增加在SiC衬底的Si面上的氧化 率的任何材料，并且这种材料可以应用于各种方式，下面将对其中的一些进行描述。
不使用氧化率改良剂而将"自然氧化率"增大到足够高的氧化 率是有可能的，例如通过在高温和/或高压下进行氧化。然而，这会
要求极高温度U300-1400。C)，这将严重限制了可用设备的范围， 诸如加热炉、夹紧装置(所谓的"舟皿")等。而且，在这种高温下 SiC衬底的Si面处的氧化物的形成将会导致极有限的工艺范围，这 将会被认为对所得到的元件产量产生不利影响。
氧化率改良剂可以在SiC衬底的Si端面的氧化期间被导入氧化 腔室中。
这种氧化率改良剂的导入可以采取各种方式进行，诸如，例如 在氧化期间将含有氧化率改良剂的固态物质插入到氧化腔室中，将掺 杂有氧化率改良剂的蒸汽(例如水蒸汽)馈送到氧化腔室，或者在氧 化之前将SiC衬底在含有氧化率改良剂的溶液中浸泡。
氧化率改良剂还可以采取其他方式实施，诸如通过在SiC衬底 的待氧化的表面上进行离子注入。在离子注入的情况下，增加的氧化 率的主要原因是由于注入所引起的晶格损坏。在有些情况下，注入的 元素的存在也会影响氧化率。像Si —样的自然元素的使用可能尤其 有利，这是由于不存在可能需要通过进一步处理来去除的杂质。
氧化率改良剂可以是碱金属。通过在具有碱金属(诸如钠、钾 和铷)的情况下进行氧化可以获得足够高的氧化率。另外，具有金属 杂质(诸如Fe、 Cr、 Cu、 Co、 Ni和Ti)情况下的氧化可能导致足够 高的氧化率。
尤其已经证实钠(Na)将氧化工艺提高到足够高的氧化率从而 将邻近界面陷阱(NIT)的数量减小到使得反型层迁移率相比较通过 传统氧化过程获得的迁移率提高了 10-100倍的水平(〈5Xl()Hcm'2)。
根据本发明的一个实施例，氧化物形成步骤可以包括步骤在 氧化腔室中配备SiC衬底；并且在SiC衬底的Si端面的氧化期间将 钠导入氧化腔室中，从而获得足够高的氧化率以将邻近界面陷阱的浓 度减小到5Xl()Hcm'2以下。
通过将钠导入到氧化腔室中，获得了足够高的氧化率，这导致了前面多次提到的改善的反型层迁移率。而且，钠离子迁移到SiC
氧化物界面从而消除了在快速氧化期间形成的深陷阱(DT)。然而， 为了实现SiC MOSFET的稳定运行，需要从SiC氧化物界面去除移 动的钠离子。这可以例如通过在根据本发明的退火步骤中选择适合的 操作条件来实现。
可选地，退火步骤可以包括步骤将经过氧化的SiC衬底在惰 性气体中进行第一次氧化后退火以减小经过氧化的SiC衬底中的移 动的钠的数量；并且在含氢气的环境中将减少了钠的经过氧化的SiC 衬底进行第二次氧化后退火，从而使得深陷阱钝化。
第一次氧化后退火(POA)可以在充分的惰性环境下进行，诸 如基于Ar或N2的环境下。通过第一次POA，钠从氧化物扩散出来。 可选择地，第一次POA之后可以蚀刻掉几nm厚的氧化物以去除在 氧化物表面累积的钠。第一次POA之后是第二次POA，以利用氢气 使得此刻未被补偿的DT钝化。
作为上述第一次POA的替代，可以通过电场根据以下过程来去 除钠将SiC衬底的氧化物层以及背面覆盖上金属，诸如铝。随后加 热样品并且进行UV光照射，同时在悍盘之间施加l-2MV/cm的电场。 随后在偏置电压下将样品冷却到室温。这实际上导致了所有钠漂移到 铝/氧化物界面。在接下来的步骤中，去除铝顶层并且在缓冲HF溶 液中去除50nm厚的氧化物。
根据本发明的第二方面，通过一种半导体器件实现上述目的， 该半导体器件包括具有Si端面的SiC衬底；以及在SiC衬底的Si端 面上形成的氧化物层，其中在SiC衬底与氧化物之间的界面处的邻近 界面陷阱的浓度小于5X10uCm-2;并且在界面处的钝化后的深陷阱 的浓度大于1012cnr2。
该第二方面的特征和优点很大程度上类似于上面结合本发明第 一方面所描述的那些特征和优点。
而且，根据本发明的半导体器件还可以有利地包含在基于SiC 的MOSFET中。
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现在将参考当前示出了本发明优选实施例的附图来具体描述本 发明的这些和其他方面，其中
图1示出了根据本发明的改进型NMOS SiC-MOSFET;
图2是示意性地示出了在传统方式氧化之后SiC氧化物界面处 的情况的简化能级图3是示意性地示出了根据本发明的方法的流程图4是示意性地示出了根据本发明的方法的第一实施例的流程
图5a至图5c是示意性地示出了在根据本发明的方法的第一实 施例中的不同步骤之后SiC氧化物界面处的情况的简化能级图6是示出了在通过根据本发明的方法所获得的邻近界面陷阱 的浓度的减小的示图7是示意性地示出了根据本发明的方法的第二实施例的流程图。
具体实施例方式
注意本发明的附图并不需要按比例绘制。附图只是示意性表示， 而并非刻画出本发明的特定参数。附图意在仅描述本发明的典型实施 例，因此不应理解为限定本发明的范围。特别地，参考实施例描述了 根据本发明的方法，其中在氧化期间导入了氧化率改良剂(这里是钠) 从而将氧化率增大到足够高的水平。应当注意的是，所述氧化率以及 与氢气钝化的结合对于本发明来说是首要的。因此，本发明同样适用 于以下包括实现所希望的氧化率的其他任何方式的处理诸如在氧化 前在SiC衬底中导入其他碱金属(如钾和铷)、导入其他金属杂质、 离子注入，或者采取调整氧化参数(诸如温度和/或压力)以实现足 够高的氧化率的其他方式。在附图中，相同的标号代表相同的元件。
现在参考图1描述增强型NMOS器件10。 NMOS IO通常包括 SiCp型掺杂衬底12、氧化物层14 (有时称为栅极氧化物)、源极触 点16、栅极触点18、漏极触点20、 n+掺杂源极区域22、 n+掺杂漏极区域24和钝化层26。如图所示，源极触点16和漏极触点20分别 与源极区域22和漏极区域24电接触。应当理解的是，区域22和24 以及触点16、 18和20可以采用本领域公知的任何方式形成并且并非 意在作为本发明的限定特征。例如，触点16、 18和20可以是沉积的 金属(例如铝)。可选地，栅极触点18可以是采用化学气相沉积(CVD) 工艺所涂敷的多晶硅。在后一种情况下，还可以通过CVD在栅极触 点18的顶面和侧面上提供附加的氧化物层。
如上所述，诸如器件IO之类的SiC MOSFET通常展示出不良的 反型层迁移率。反型层迁移率指的是电子从源极区域22到漏极区域 24的迁移率。本发明通过以高氧化率形成氧化物层14并且随后在存 在氢的情况下通过氧化后退火(POA)使得在快速氧化期间形成的深 陷阱(DT)钝化，改善了氧化物层14与衬底12之间的界面。该结 果在改进反型层迁移率方面是显著的，以下将结合图6进一步说明。
在传统的氧化过程中，氧化物层14的生长包括将SiC衬底在腔 室(例如加热炉)中加热到希望的温度。 一旦被加热，将氢气(H2) 和氧气(02)(即，氧化环境)的气体混合物导入腔室中。在腔室 中，气体混合物形成了高热蒸汽，这使得SiC衬底12的顶面发生氧 化从而形成栅极氧化物14。这就是通常所说的湿法氧化。可选地， 通过将通过了热的去离子水的氮气(N2)或氧气(02)导入受热的 加热炉中，能够实现另一种形式的湿法氧化。与氢气和氧气的气体混 合物类似的是，充满水蒸汽的氮气使得SiC衬底12的顶面发生氧化 从而形成栅极氧化物14。可选地，所谓的干法氧化可用于氧气(02) 气体被单独导入到腔室中以在SiC衬底上形成氧化物的情况。
图2示意性地示出了在4H-SiC的Si面的传统氧化之后SiC氧 化物界面处的情形。
在图2中，主要的界面陷阱100被表示成位于SiC衬底的导带 边沿101附近。在Si面的传统氧化之后，邻近界面陷阱(NIT)被典 型地表示为具有大约10^cm'2的浓度。NIT IOO捕获了在MOSFET中 的反型层中可用的大多数电子，并且观测到很低的迁移率(lcn^/Vs)。 深陷阱(DT)的浓度为较低的10"cn^范围，并且未示出。步骤201，在SiC衬底的Si面上以足够高的氧化率(典型的是在 115(TC下每小时至少700埃)形成了氧化物从而获得邻近界面陷阱 (NIT)的5xl0"cn^以下的表面浓度。本发明人已经发现快速氧化 导致了所谓深陷阱(DT)的形成。这些DT对反型层迁移率仅有少 量影响，但是导致了该器件的较大阈值电压(大约20-40V)。为了 能够形成具有高反型层迁移率和低阈值电压的稳定的SiC MOSFET， 在步骤202中，在含氢气的环境下随后对氧化的SiC衬底进行退火。 通过选择用于该氢气退火的合适的退火参数，可以把在步骤201中的 快速氧化中形成的DT钝化，而不会明显增加NIT的浓度或者在关于 例如温度和/或曝光方面引入对器件的稳定性具有有害影响的其他因 素。
参考图4中的流程图以及图5a至图5c中的简化的能级图，将 描述根据本发明的方法的第一实施例。
在图4中，示出了根据本发明的方法的第一实施例，其中在第 一步骤301中在氧化腔室中配备了SiC衬底。在后续的步骤302，在 氧化腔室中导入了氧化率改良剂(这里是以钠的形式)。通过几个已 被证实的方法中的任意一个可以在氧化期间将钠导入氧化腔室
(i )将一条烧结的氧化铝或者氧化铝载体舟皿在氧化期间插 入到氧化腔室中。钠作为杂质存在于烧结的氧化铝中并且在氧化期间 扩散到SiC表面。
(ii )通过在氧化期间将掺杂钠的水蒸汽馈送到氧化腔室来把 钠导入。这可以通过将氮气通过去离子水冒出来完成，该去离子水故 意掺杂了钠。
(iii)将SiC样品浸入含钠溶液中并且随后被载入氧化腔室中 用于氧化。
现在参考图5a，示意性地示出了在完成了上述氧化处理之后SiC 氧化物衬底处的情形。如图所示，界面陷阱350的大多数正位于比传 统氧化之后的情况(参见图2)更靠近SiC的价带(valence band) 351的能级处。图5a中所示的界面陷阱350是界面陷阱浓度大约为
111(^cm々的深陷阱。邻近界面陷阱(NIT)的浓度处在较低的10"cm—2 范围并且未示出。在氧化之后，DT充满了电子并且随后由钠离子352 进行补偿。这种补偿发生在大约20(TC的样品的冷却期间。氧化物中 钠含量最高等于DT的浓度。如果在这一阶段(在步骤302之后)终 止该过程，那么由于NIT浓度很微小，所以使用该氧化物制成的 MOSFET将显示出很高沟道迁移率。而且，由于DT通过钠得到补偿， 它们不会影响到器件性能(实现了较低阈值电压)。然而，室温条件 下的反向栅极偏置将使得钠从SiC氧化物界面向金属氧化物界面转 移。这将会留下带负电荷的DT，造成大的平带电压漂移。当使用比 钠的迁移率要低的其他氧化率改良剂时，氧化率改良剂离子典型地不 能扩散通过氧化物层并且补偿在SiC氧化物界面处的DT中捕获的电 子。在此情况下，由于未补偿的DT造成极高的阈值电压(大约 20-40V)，所以器件性能可能会受到严重影响。
再次参考图4，在引入氧化率改良剂的步骤302之后是在含氢气 的环境中进行氧化后退火(POA)的步骤303以去除引入的氧化率改 良剂(如果需要的话)并且使得DT钝化，从而减小阈值电压。下面， 将参考图5b至图5c，针对使用钠作为氧化率改良剂的情况来描述 POA的效果。
图5b示意性地示出了在合成气体中(Ar/H2)在掺杂钠的氧化 物的氧化后退火之后的情形。退火是在无钠的洁净的加热炉中完成的 (在进行氯清除之后)。在退火期间，钠400扩散出来，而氢401 扩散到氧化物中。氢401替代了界面403处的钠并且形成了具有深陷 阱(DT)的钝态复合物。DT的氢钝化比正电荷的钠与负电荷的深陷 阱之间的库伦吸引力更稳定。在样本的冷却期间，钠在SiC氧化物界 面403处没有可用的场所并且剩余的钠400扩散到氧化物的表面 404。通过继续退火或者可选地通过蚀刻掉氧化物层的部分可以从氧 化物层去除剩余的钠400。
当在合成气体(Ar/H2)中直接将氧化物退火时，退火将发生在 足够高的温度以确保扩散出钠并扩散入氢从而使得深陷阱钝化。根据 第一实施例的示例，经过氧化的SiC衬底在Ar/H2中在750。C温度下退火18个小时。样品在氮气中从50(TC逐渐下降到室温。其后，在 缓冲HF溶液中去除5nm厚的表面氧化物层，从而将样本表面邻近的 钠蚀刻掉。CV分析显示出样品中不含钠并且大约70%的深陷阱被氢 钝化。在Ar/H2 (Ar为90%， H2为10%)中在40(TC温度下进行30 分钟的进一步氧化后退火将深陷阱的钝化增加到90% (DT<7X 10"cm—2)。需要更多的研究来找到合成气体退火的最佳温度，而看 起来接近400。C。
图5c示意性地示出了通过继续退火或者蚀刻氧化物的顶部表面 层(50-100A)从氧化物中去除钠残留物之后的情形。钠浓度处于检 测极限以下并且大多数深陷阱被氢401钝化。
得到的栅极氧化物包含低浓度的钠、邻近界面陷阱(NT)以及 深陷阱(DT)。这些氧化物特点产生了具有低阈值电压的稳定的高 沟道迁移率器件。
图6是示出在利用根据本发明的方法的第一实施例获得的邻近 界面陷阱的浓度的减小的示图。
在图6中，分别针对利用传统氧化和氧化后退火(POA)以及 根据本发明的方法在4H-SiC的Si面上生长的氧化物，示出了作为跨 越氧化物的电场的函数的在邻近界面陷阱(NIT)中捕获的电子的数 目浓度。针对传统方式生长的氧化物的曲线451以及示出了在MOS 电容器中可用的总累积电荷的虚线的曲线452示出了在累积层中的 几乎全部电子都被捕获到NIT中。另一方面，对于利用根据本发明 的方法生长的氧化物，在NIT中捕获的电子浓度小于5Xl()Hcm^并 且实际上没有受到跨越氧化物的电场的影响，如曲线453所示。利用 这些氧化物制成的晶体管中的场效应迁移率(^E)与图6中曲线451、 453所示的NIT浓度高度相关。利用传统方式生长的氧化物，获得了 大约2cm2/VS的反型层迁移率，而根据本发明的方法制造的氧化物产 生了大约100cm2/Vs的反型层迁移率。
在图7中，示出了获得足够高的氧化率以得到浓度小于5X 10"cm々的NIT的氧化物的替代方法，其中，提供SiC衬底的第一步 骤500之后是在所提供的SiC衬底的Si面上进行离子注入的步骤501。在接下来的步骤502中，在氧化腔室中使得离子注入的SiC衬 底发生了氧化。最终，在步骤503，在含氢气的环境下使得氧化的 SiC衬底退火，从而使得在氧化物形成步骤502中形成的深陷阱(DT) 钝化，并且如果需要的话，从氧化物中去除注入的离子。
本发明人已经进行了多次实验来在氧化之前把16种不同的化学 元素注入SiC中。在所有的情况下，注意了 SiC的改善的氧化率并且 观察深陷阱的形成。改善的氧化率的主要原因被认为是由于注入所引 起的晶格损坏。在有些情况下，异质成分(尤其是碱离子和过渡金属) 的存在可能也会影响氧化率。如果在本发明中使用了自然元素诸如 Si，那么氧化后退火的目的仅在于将氢引入样品以钝化DT。
本领域技术人员认识到本发明绝非限制于优选实施例。例如， 除了上述以外还可以使用其他退火温度、含氢气体混合物以及时间来 使得氧化处形成的深陷阱钝化。
总之，本发明提供了一种制造基于SiC衬底(12)的半导体器 件的方法，包括步骤以足够高的氧化率在SiC衬底(12)的Si端 面上形成(201)氧化物层(14)来获得小于5Xl()Hcm^的邻近界面 陷阱浓度；以及在含氢气的环境中使得经过氧化的SiC衬底退火 (202)，以使得在氧化物形成步骤中形成的深陷阱钝化，从而能制 造具有改善的反型层迁移率和减小的阈值电压的基于SiC的
MOSFET (10)。本发明人已经发现当SiC衬底的Si面受到快速氧 化时，DT的浓度增加，而NIT的浓度减小。根据本发明，可以通过 氢气退火来使得在快速氧化期间形成的深陷阱钝化，从而导致在氧化 物上形成的半导体器件的阈值电压明显降低。
权利要求
1. 一种制造基于SiC衬底(12)的半导体器件的方法，包括步骤以足够高的氧化率在SiC衬底(12)的Si端面上形成(201)氧化物层(14)来获得小于5×1011cm-2的邻近界面陷阱浓度；以及在含氢气的环境中使得经过氧化的SiC衬底退火(202)，以使得在所述氧化物形成步骤中形成的深陷阱钝化，从而能制造具有改善的反型层迁移率和减小的阈值电压的基于SiC的MOSFET(10)。
2. 根据权利要求1的方法，其中所述氧化率具有在115(TC温度 下每小时至少700埃的最大值。
3. 根据权利要求1或2的方法，其中所述足够高的氧化率是通 过氧化率改良剂实现的。
4. 根据权利要求3的方法，其中所述氧化率改良剂在所述SiC 衬底(12)的Si端面的氧化期间被导入氧化腔室中。
5. 根据权利要求3或4的方法，其中所述氧化率改良剂是碱金属。
6. 根据权利要求5的方法，其中所述氧化率改良剂是钠。
7. 根据权利要求1的方法，其中所述氧化物形成步骤(201)包 括步骤在氧化腔室中配备(301)所述SiC衬底；以及在所述SiC衬底(12)的Si端面的氧化期间将钠导入(302)所述氧化腔室中，从而获得足够高的氧化率以将邻近界面陷阱的浓度减小到5Xl()Hcm—2以下。
8. 根据权利要求7的方法，其中退火步骤(202)包括步骤将经过氧化的所述SiC衬底在惰性气体中进行第一次氧化后退火以减小经过氧化的所述SiC衬底中的移动的钠的数量；并且在含氢气的环境中将经过氧化的已减小了钠数量的所述SiC衬底进行第二次氧化后退火，从而使得所述深陷阱钝化。
9. 一种半导体器件，包括 具有Si端面的SiC衬底(12);以及在所述SiC衬底的Si端面上形成的氧化物层(14)，其中在所述SiC衬底(12)与所述氧化物(14)之间的界面处的邻 近界面陷阱的浓度小于5X10 m、并且在所述界面处的钝化后的深陷阱的浓度大于1012cm'2。
10. —种基于SiC的MOSFET (10)，其包括根据权利要求9 的半导体器件。
全文摘要
一种制造基于SiC衬底(12)的半导体器件的方法，包括步骤以足够高的氧化率在SiC衬底(12)的Si端面上形成(201)氧化物层(14)从而获得小于5×10<sup>11</sup>cm<sup>-2</sup>的邻近界面陷阱浓度；以及在含氢气的环境中使得经过氧化的SiC衬底退火(202)，以使得在氧化物形成步骤中形成的深陷阱钝化，从而能制造具有改善的反型层迁移率和减小的阈值电压的基于SiC的MOSFET(10)。本发明人已经发现当SiC衬底的Si面受到快速氧化时，DT的浓度增加，而NIT的浓度减小。根据本发明，可以通过氢气退火来使得在快速氧化期间形成的深陷阱钝化，从而导致在氧化物上形成的半导体器件的阈值电压明显降低。
文档编号H01L29/161GK101512727SQ200780032138
公开日2009年8月19日 申请日期2007年8月29日 优先权日2006年9月1日
发明者卡尔·F·阿勒斯坦, 古德约·I·古德永松, 哈尔多尔·O·奥拉夫松, 埃纳尔·O·斯文比约登松, 托马斯·C·勒德尔 申请人:Nxp股份有限公司