一种碳化硅衬底的处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113990750A(43)申请公布日2022.01.28(21)申请号202111446380.8(22)申请日2021.11.30(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人吴昊邓小川廖征翔李旭李轩张波(74)专利代理机构成都点睛专利代理事务所(普通合伙)51232代理人敖欢(51)Int.Cl.H01L21/3065(2006.01)H01L21/324(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种碳化硅衬底的处理方法(57)摘要本发明提供一种碳化硅衬底的处理方法，包括步骤：通过等离子体对所述碳化硅衬底进行钝化；在碳化硅衬底表面形成氧化层；通过原子层沉积设备在氧化层表面沉积高K介质层；采用退火炉对含有高K介质层和氧化层的碳化硅衬底按照设定真空度进行真空退火；本发明通过氧等离子体改善碳化硅衬底表面残余的碳，利用氮等离子体和磷等离子体对碳化硅衬底表面进行钝化，降低碳化硅衬底杂质扩散，通过高K介质层降低漏电，通过氧化层消除高K介质层与碳化硅间的导带漂移，通过真空退火改善碳化硅衬底表面形貌，避免退火过程中引入新的杂质，提高氧化层质量，降低了界面态密度。进而提高了反型沟道电子迁移率，避免对碳化硅功率器件的性能造成影响。CN113990750ACN113990750A权利要求书1/2页1.一种碳化硅衬底的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)、通过等离子体对所述碳化硅衬底进行钝化；步骤(2)、在所述碳化硅衬底表面形成氧化层；步骤(3)、通过原子层沉积设备在所述氧化层表面沉积高K介质层；步骤(4)、采用退火炉对含有所述高K介质层和氧化层的碳化硅衬底按照设定真空度进行真空退火。2.根据权利要求1所述的一种碳化硅衬底的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)进一步为：基于氧族气体、氮族气体和/或磷族气体，采用等离子体处理设备对所述碳化硅衬底进行钝化。3.根据权利要求2所述的一种碳化硅衬底的处理方法，其特征在于，步骤(1)进一步为：(1.1)将所述碳化硅衬底放入等离子体处理设备，并将所述等离子体处理设备抽真空；(1.2)将所述等离子体处理设备的内部温度调至200℃‑400℃，之后将所述等离子体处理设备的功率调至10W‑1000W；(1.3)接着以10SCCM‑1000SCCM的流量通入氧族气体，维持1s‑10min；或者以10SCCM‑1000SCCM的流量通入氮族气体，维持1s‑10min；或者以10SCCM‑2000SCCM的流量通入磷族气体，维持1s‑10min。4.根据权利要求1所述的一种碳化硅衬底的处理方法，其特征在于，所述步骤(2)进一步为：(2.1)将所述碳化硅衬底放入氧化炉，并将氧化炉的内部温度以10℃/min‑200℃/min的升温速率升高到900℃‑1200℃，以1SLM‑10SLM的流量通入O2、NO和N2O中的一种或多种；或者以1SLM‑10SLM的流量通入H2和O2；(2.2)将氧化炉的内部温度以10℃/min‑200℃/min的升温速率升高到1200℃‑1500℃，维持1min‑5h，之后停止通入气体，得到氧化层。5.根据权利要求1所述的一种碳化硅衬底的处理方法，其特征在于，所述步骤(2)进一步为：(2.1)将所述碳化硅衬底放入氧化炉，并将氧化炉的内部温度以10℃/min‑200℃/min的升温速率升高到900℃‑1200℃，以1SLM‑10SLM的流量通入O2、NO和N2O中的一种或多种；(2.2)将氧化炉的内部温度以10℃/min‑200℃/min的升温速率升高到1200℃‑1500℃，维持1min‑5h，停止通入O2、NO和N2O中的一种或多种；(2.3)维持氧化炉内部温度，以1SLM‑10SLM的流量通入H2和O2，维持1min‑5h，之后停止通入H2和O2，得到氧化层。6.根据权利要求1所述的一种碳化硅衬底的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)进一步为：(3.1)将含有氧化层的碳化硅衬底放入所述原子层沉积设备，并将所述原子层沉积设备抽真空；(3.2)将所述原子层沉积设备加热至预设温度；(3.3)采用铝掺杂源和/或澜掺杂源在所述氧化层表面沉积高K介质层。7.根据权利要求1所述的一种碳化硅衬底的处理方法，其特征在于，所述步骤(4)进一2CN113990750A权利要求书2/2页步为：(4.1)将含有高K介质层和氧化层的碳化硅衬底放入退火炉，并将所述退火炉抽真空至设定真空度；(4.2)以10℃/min‑200℃/min的升温速率将退火炉的内部温度升高到900℃‑1500℃，维持30min‑2h；(4.3)以10℃/min‑200℃/min的降温速率将