改善SiC/SiO2界面粗糙度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子技术领域，特别是涉及一种改善SiC/Si02界面粗糙度的方法，以减小SiC/Si02界面经过高温退火之后的粗糙度，降低高压下栅介质层内的局部电场强度，改善栅介质层的可靠性，从而提高其在高温、大功率应用时的可靠性。
【背景技术】
[0002]SiC具有独特的物理、化学及电学特性，是在高温、高频、大功率及抗辐射等极端应用领域极具发展潜力的半导体材料。SiC功率MOSFET的最佳工作状态与栅介质绝缘层界面特性及体特性紧密相关。众所周知SiC材料表面因经历离子注入高温退火所产生的“st印bunching”会使SiC/Si02W面形貌发生极大的退变而严重影响MOSFET的反型层迀移率，大多数情况下小于1cmVV.s的反型层迀移率则是因为表面粗糙度引起的，并且会导致功率器件导通电阻增大。为了改善界面粗糙度，目前行业内采用了很多方法，如AlN或者石墨烯掩膜以及化学机械抛光再进行高温离子注入退火，但是在降低表面粗糙度的同时对器件特性产生了很大的影响并且产生很多完全相反的结论。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对上述工艺的不足，提出一种改善SiCVS12W面粗糙度的方法，利用光刻胶形成高温退火过程中的碳保护膜，以改善3冗/5102因高温退火所带来的表面粗糙度，提高SiC MISFET器件在高温、大功率应用时的可靠性。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0005]一种改善SiC/Si02界面粗糙度的方法，该方法包括以下步骤:
[0006]Al、基片表面清洗:对N-/N+型SiC外延片的表面进行标准湿法工艺清洗；
[0007]A2、表面碳保护膜的形成:在SiC外延片表面形成碳保护膜；
[0008]A3、高温退火:对表面形成碳保护膜的SiC外延片进行1600°C的高温离子注入退火；
[0009]A4、表面碳膜的去除:对进行过高温离子注入退火之后的SiC外延片进行表面碳膜的去除；
[0010]A5、栅介质层生长:将去除了表面碳膜的SiC外延片进行大面积HF酸清洗，然后进行S1JI介质层的生长；
[0011]A6、底部衬底电极的形成:对进行了 S12栅介质层的SiC外延片进行底部衬底电极的生长，并进行电极退火；
[0012]A7、栅电极的形成:对进行了衬底电极退火的SiC外延片进行栅电极的形成。
[0013]作为对上述技术方案的改进，步骤A2的具体工艺步骤为:
[0014]A21、在N-/N+SiC外延片表面涂光刻胶、甩胶，放入烤箱中90°C下前烘I分钟；
[0015]A22、将进行前烘的SiC外延片放入高温退火炉中，在600°C下保持30分钟，进行碳化；
[0016]A23、对进行过碳化的SiC外延片进行降温。
[0017]作为对上述技术方案的改进，步骤A3的具体工艺步骤为:
[0018]A31、将表面进行了碳化的SiC外延片置于高温退火炉中，将有碳膜的一面朝下，抽真空到KT7Torr，充Ar气，逐步升温到1600°C，在1600°C停留30分钟，进行高温离子注入退火；
[0019]A32、高温退火炉降温到常温，将SiC外延片从高温退火炉中拿出。
[0020]作为对上述技术方案的改进，步骤A4的具体工艺步骤为:
[0021]A41、将进行了高温离子注入退火的SiC外延片放入RIE反应室中，带有碳膜的一面朝上，关上反应室阀门，打开N2_门到1/4，通160秒，然后关掉氮气阀门；
[0022]A42、对带有碳膜的SiC外延片进行了 60秒的队冲洗之后，打开油泵，等到油泵的声音变大并且变得稳定的时候完全打开油泵阀门，等到泵稳定20-30分钟；
[0023]A43、打开氧气阀门，直到腔室里面的压力达到9_12mT ；
[0024]A44、打开冷却系统，调节氧气流量到47sccm ；
[0025]A45、打开射频网络适配器，计时90分钟去掉SiC外延片表面的碳膜；
[0026]A46、关掉网络适配器电源，关掉O2;
[0027]A47、将系统降压到常压，关掉冷却系统，对RIE反应室里面充队直到反应室门可以打开，取出SiC外延片。
[0028]作为对上述技术方案的改进，步骤A5的具体工艺步骤为:
[0029]A51、对去除了表面碳膜的SiC外延片进行HF酸清洗；
[0030]A52、将进行过HF酸清洗的SiC外延片放入高温氧化炉中，1180°C时，通入纯氧气，在干氧条件下氧化SiC外延片正面10小时，生成厚度为51nm的S12氧化膜；
[0031]A53、对生长的氧化膜进行氮化:对生长的S12氧化膜进行1175°C下2小时的NO退火。
[0032]作为对上述技术方案的改进，步骤A6的具体工艺步骤为:
[0033]A61、把已经形成栅介质S1JA SiC外延片放入电子束蒸发室中；
[0034]A62、在SiC外延片背面上蒸发厚度为20nm的Ni和240nm的Au两种金属作为衬底接触金属；
[0035]A63、将进行了衬底电极制作的SiC外延片置于退火炉中在950°C下合金退火30分钟。
[0036]作为对上述技术方案的改进，步骤A7的具体工艺步骤为:
[0037]A71、在进行了衬底电极淀积的SiC外延片表面涂剥离胶，甩胶；
[0038]A72、在涂完剥离胶的SiC外延片表面涂光刻胶，甩胶，利用栅版光刻出栅金属区域；
[0039]A73、在刻出栅接触孔的SiC外延片表面上蒸发厚度为20nm/240nm的Ni/Au作为栅接触金属；
[0040]A74、利用剥离方法形成栅图形。
[0041]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0042]本发明通过在高温下对光刻胶加热形成碳膜，相比较其它工艺方法，简单而且实用价值高，能有效的减小SiC/Si02表面粗糙度，改善表面的平整度，减小在高栅压下的局部栅电场强度，提高栅介质层的可靠性。
【附图说明】
[0043]图1是本发明的制备流程图；
[0044]图2是SiC外延片经过1650°C退火没碳膜保护下AFM的测试结果示意图；
[0045]图3是SiC外延片经过1650°C退火有碳膜保护下AFM的测试结果示意图；
【具体实施方式】
[0046]下面结合具体的实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0047]实施例1
[0048]参照图1，本实施例的实现步骤如下:
[0049]步骤I，采用标准清洗方法RCA对4H-SiC N-/N+型SiC外延片进行表面清洗:
[0050](Ia)将4H-SiC N-/N+型SiC外延片依次浸在丙酮、无水乙醇中各5min，再用去离子水冲洗，以去除SiC外延片表面的油脂；
[0051](Ib)将第一次清洗后的SiC外延片置于H2SO4: H2O2= I: K体积比)的溶液中浸泡15min，4304的浓度为98%，H2O2的浓度为27%，然后用去离子水冲洗；
[0052](Ic)将第二次清洗后的SiC外延片置于HF: H2O = I: 10(体积比)的溶液中浸泡Imin以漂去自然氧化层，HF酸的浓度为40%，并用去离子水冲洗；
[0053](Id)将第三次清洗后的SiC外延片浸在NH4OH: H2O2: DIff = 3: 3: 10(体积比)的溶液中煮沸，NH4OH的浓度为28%，H2O2的浓度为27%，再用去离子水冲洗；
[0054](Ie)将第四次清洗后的SiC外延片置于HF: H2O = I: 10(体积比)的溶液中浸泡30s，HF酸的浓度为40%，并用去离子水冲洗；
[0055](If)将第五次清洗后的SiC外延片在HCl: H2O2: DIff = 3: 3: 10(体积比)的溶液中煮沸，HCl的浓度为10%，H2O2的浓度为27%，用去离子水冲洗；
[0056](Ig)将第六次清洗后的SiC外延片在HF: H2O = I: 10 (体积比)的溶液中浸泡30s，并用去离子水冲洗，HF酸的浓度为40%，最后用N2枪吹干；
[0057]步骤2，在N_/N+SiC外延片正面制作高温离子注入退火碳保护膜:
[0058](2a)在除掉表面S1JI挡层的SiC外延片表面涂光刻胶；
[0059](2b)甩胶，放入烤箱中90°C下前烘I分钟；
[0060](2c)将进行前烘过的SiC外延片放入高温退火炉中，碳面朝上；
[0061](2d)抽真空2小时，压力达到4?5E-7Torr