碳化硅外延层钝化方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种碳化硅外延层钝化方法。

背景技术：

碳化硅（sic）材料具有带隙宽、高热导率、高击穿场强以及高电子饱和漂移速度等特点，是制备高温、大功率电力电子器件的重要材料。在sic场效应晶体管器件工艺中，栅下介质层的制备一般使用氧化法制备sio2。为了减少sic/sio2界面存在的固定氧化物电荷和界面陷阱电荷，提高反型层中的电子迁移率，提高器件性能，还需要对氧化法制备的sio2进行热退火处理，这会导致器件制备工艺非常复杂，增加成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种碳化硅外延层钝化方法，以解决现有技术中sic场效应晶体管器件制备工艺复杂的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种碳化硅外延层钝化方法，包括以下步骤：

向反应室通入碳源和硅源，在基板上生长碳化硅外延层；

关闭通入所述反应室的碳源和硅源，向所述反应室通入氮源和硅源，在所述碳化硅外延层的上表面生长氮化硅薄膜。

可选的，所述基板为硅衬底。

进一步的，所述碳化硅外延层的生长温度为1000°c至1400°c。

更进一步的，所述氮化硅薄膜的生长温度为500°c至1400°c。

可选的，所述基板为碳化硅衬底。

进一步的，所述碳化硅外延层的生长温度为1000°c至2000°c。

更进一步的，所述氮化硅薄膜的生长温度为500°c至2000°c。

可选的，所述氮化硅薄膜的厚度为0.1纳米至1微米。

可选的，所述氮源和所述硅源的氮/硅的原子比比例范围为0.1至10。

可选的，所述碳源为丙烷、甲烷或乙烯；所述硅源为硅烷、三氯硅烷或二氯硅烷；所述氮源为氮气或氨气。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明实施例通过向反应室通入碳源和硅源，在衬底上生长碳化硅外延层，在生长碳化硅外延层后，关闭碳源和硅源，向反应室通入氮源和硅源，在碳化硅外延层的上表面生长氮化硅薄膜，生长的氮化硅薄膜缺陷少、质量高，可以作为场效应晶体管的栅下介质层，不需要氧化工艺形成sio2介质层，从而避免后续的氧化及退火工艺，采用生长碳化硅外延层的设备生长氮化硅薄膜，从而减少器件制作工序，并降低成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的碳化硅外延层钝化方法的实现流程示意图；

图2是本发明实施例提供的碳化硅外延层钝化方法的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对照附图并结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1，图1是本发明实施例一提供的碳化硅外延层钝化方法的实现流程图，该方法包括以下步骤：

步骤s101，向反应室通入碳源和硅源，在基板上生长碳化硅外延层。

可选的，所述碳源为丙烷、甲烷或乙烯。所述硅源为硅烷、三氯硅烷或二氯硅烷。

在本发明实施例中，通过载气向反应室通入碳源和硅源，通过化学气相沉积（chemicalvapordeposition，cvd）法在基板上生长sic外延层。碳源包括但不限于丙烷、甲烷、乙烯或其他烯烃类气体。硅源包括但不限于硅烷、三氯硅烷或二氯硅烷。生长sic外延层的方法还可以为金属有机化合物化学气相沉积法（metal-organicchemicalvapordeposition，mocvd）和氢化物气相外延（hydridevaporphaseepitaxy，hvpe）。sic外延层可以为n型掺杂也可以为p型掺杂，在此不做限定。载气可以为氢气。

步骤s102，关闭通入所述反应室的碳源和硅源，向所述反应室通入氮源和硅源，在所述碳化硅外延层的上表面生长氮化硅薄膜。

可选的，所述氮源为氮气或氨气。

在本发明实施例中，生长所需厚度的sic外延层后，使用同样的设备生长sin薄膜。具体生长方法为：关闭通入反应室的碳源和硅源，通过载气继续向反应室通入氮源和硅源，氮源为氨气或氮气，调整氮源和硅源的原子比的比例，通过cvd工艺在所述sic外延层的上表面生长氮化硅薄膜。

本发明实施例通过向反应室通入碳源和硅源，在衬底上生长碳化硅外延层，在生长碳化硅外延层后，关闭碳源和硅源，向反应室通入氮源和硅源，在碳化硅外延层的上表面生长氮化硅薄膜，生长的氮化硅薄膜缺陷少、质量高，可以作为场效应晶体管的栅下介质层。该方法形成的氮化硅介质层不需要进行氧化及后续的退火工艺，采用生长碳化硅外延层的设备生长氮化硅薄膜，从而减少器件制作工序，降低成本。

可选的，所述基板为硅衬底。

进一步的，所述碳化硅外延层的生长温度为1000°c至1400°c，在温度范围为1100°c至1200°c时效果最佳。

更进一步的，所述氮化硅薄膜的生长温度为500°c至1400°c，在温度范围为1000°c至1100°c时效果最佳。

在本发明实施例中，可以在si衬底上生长sic外延层，在si衬底上生长sic外延层的生长温度为1000°c至1400°c，生长sin薄膜的生长温度为500°c至1400°c。生长sic外延层的温度较高，通过使用与生长sic外延层相同的设备生长sin薄膜，能够保证生长sin薄膜时有较高的温度，从而降低sin薄膜的缺陷。

可选的，所述基板为碳化硅衬底。

进一步的，所述碳化硅外延层的生长温度为1000°c至2000°c，在温度范围为1500°c至1600°c时效果最佳。

更进一步的，所述氮化硅薄膜的生长温度为500°c至2000°c，在温度范围为1000°c至1100°c时效果最佳。

在本发明实施例中，可以在sic衬底上生长sic外延层，在sic衬底上生长sic外延层的生长温度为1000°c至2000°c，生长sin薄膜的生长温度为500°c至2000°c。生长sic外延层的温度较高，通过使用与生长sic外延层相同的设备生长sin薄膜，能够保证生长sin薄膜时有较高的温度，从而降低sin薄膜的缺陷。

氮化硅薄膜的生长温度可以低于碳化硅外延层的生长温度，例如，将反应室的温度升高至1200°c，并向反应室通入碳源和硅源，在硅衬底上生长碳化硅外延层，然后关闭通入反应室的碳源和硅源，将反应室的温度降低至1000°c，再向反应室通入氮源和硅源，在碳化硅外延层上生长氮化硅薄膜。氮化硅薄膜的生长温度也可以与碳化硅外延层的生长温度相同，例如，将反应室的温度升高至1000°c，并向反应室通入碳源和硅源，在硅衬底上生长碳化硅外延层，然后保持温度不变，关闭通入反应室的碳源，继续向反应室通入硅源，并向反应室通入氮源，在碳化硅外延层上生长氮化硅薄膜。

可选的，所述氮化硅薄膜的厚度为0.1纳米至1微米。sin薄膜的厚度可以根据实际需要进行调整。

可选的，所述氮源和所述硅源的氮/硅的原子比比例范围为0.1至10。

请参考图2，碳化硅外延层钝化方法包括：首先，向反应室通入丙烷和三氯硅烷，在1100°c温度条件下在si衬底21上生长厚度为200纳米的sic外延层22，sic外延层22生长完成后，保持温度不变，关闭丙烷，继续通入三氯硅烷，并通入氮气，调整三氯硅烷和氮气的流量，使氮/硅原子比为1，在外延层的上表面生长氮化硅薄膜23。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。