05，淀積 1^5(:03層。
[0063]在退火和冷卻處理后的生長了 S12S渡層的SiC外延片上采用原子層淀積的方法淀積一層15nm厚的LaScOjl，淀積溫度為300°C，淀積時間為lh。
[0064]步驟106，淀積Al2O3覆蓋層。
[0065]采用原子層淀積的方法在柵介質LaScO3層上淀積一層4nm厚的Al 203，淀積溫度為300°C，淀積時間為15min ；
[0066]步驟107，派射金屬Ni電極及退火處理。
[0067]107.1，利用磁控濺射的方法在Al2O3覆蓋層表面濺射金屬Ni作為正電極，在SiC襯底的背面濺射金屬Ni作為負電極；
[0068]107.1，將濺射金屬Ni電極后的SiC MOS電容置于溫度為400±5°C的隊氣環境中退火5min，完成整個SiC MOS電容的制作。
[0069]本發明么1203/1^5(:03/5102堆垛柵介質層的SiC MOS電容的制造方法的實施示例2包括如下步驟:
[0070]步驟201，在N型重摻雜SiC襯底上生長N型輕摻雜的SiC外延層
[0071 ] 將厚度為380 μ m，摻雜濃度為8 X 1018cm_3的N型SiC襯底置于SiC外延生長爐中，在溫度1570°C條件下，生長一層厚度為12 μ m，摻雜濃度為I X 116CnT3的N型SiC外延層。
[0072]步驟202，對所生長的N型SiC外延層進行預處理。
[0073]202.1，用去離子水對N型SiC外延層進行超聲清洗；
[0074]202.2，用濃度為80%硫酸對外延層延片進行清洗，煮1min后，浸泡30min ；
[0075]202.3，用去離子水清洗SiC外延層數遍；
[0076]202.4，用比例為5:1:1的H20、H2O2及鹽酸組成的混合液，將SiC外延片在溫度為80°C的混合液中浸泡5min，用HF (氫氟酸)溶液清洗，再用去離子水清洗數遍，最后用紅外燈烘干。
[0077]步驟203，在SiC外延層上生長氮化S12S渡層。
[0078]將預處理后的N型SiC外延片置于氧化爐中，在溫度為1175±5°C的條件下，10%N20:90%隊的混合氣體中生長厚度為8nm的下層氮化S1 2過渡層；
[0079]步驟204，對所生長的S12S渡層進行退火和冷卻處理。
[0080]204.1，將生長了 S12S渡層的SiC外延片置于Ar氣環境中退火，退火溫度為1000±5°C，退火時間為5min ；
[0081]204.2，將退火后的生長了 S12S渡層的SiC外延片置于Ar氣環境中退火，冷卻速率 5°C /min ；
[0082]步驟205，淀積 1^5(:03層。
[0083]在退火和冷卻處理后的生長了 S12S渡層的SiC外延片上采用原子層淀積的方法淀積一層30nm厚的LaScOjl，淀積溫度為250 °C，淀積時間為140min。
[0084]步驟206，淀積Al2O3覆蓋層。
[0085]采用原子層淀積的方法在LaScO3層上淀積一層8nm厚的Al 203，淀積溫度為250°C，淀積時間為40min ；
[0086]步驟207，濺射金屬Ni電極及退火處理。
[0087]207.1，利用磁控濺射的方法在Al2O3覆蓋層表面濺射金屬Ni作為正電極，在SiC襯底的背面濺射金屬Ni作為負電極；
[0088]207.1，將濺射金屬Ni電極后的SiC MOS電容置于溫度為400±5°C的隊氣環境中退火5min，完成整個SiC MOS電容的制作。
[0089]本發明么1203/1^5(:03/5102堆垛柵介質層的SiC MOS電容的制造方法的實施示例3包括如下步驟:
[0090]步驟301，在N型重摻雜SiC襯底上生長N型輕摻雜的SiC外延層。
[0091 ] 將厚度為380 μ m，摻雜濃度為I X 1019cm_3的N型SiC襯底置于SiC外延生長爐中，在溫度1570°C條件下，生長一層厚度為30 μ m，摻雜濃度為2 X 115CnT3的N型SiC外延層。
[0092]步驟302，對所生長的N型SiC外延層進行預處理。
[0093]302.1，用去離子水對N型SiC外延層進行超聲清洗；
[0094]302.2，用濃度為80%硫酸對外延層延片進行清洗，煮1min后，浸泡30min ；
[0095]302.3，用去離子水清洗SiC外延層數遍；
[0096]302.4，用比例為5:1:1的H20、H2O2及鹽酸組成的混合液，將SiC外延片在溫度為80°C的混合液中浸泡5min，用HF (氫氟酸)溶液清洗，再用去離子水清洗數遍，最后用紅外燈烘干。
[0097]步驟303，在SiC外延層上生長氮化S12S渡層。
[0098]將預處理后的N型SiC外延片置于氧化爐中，在溫度為1175±5°C的條件下，10%N20:90%隊的混合氣體中生長厚度為20nm的下層氮化S1 2過渡層；
[0099]步驟304，對所生長的S12S渡層進行退火和冷卻處理。
[0100]104.1，將生長了 S12S渡層的SiC外延片置于Ar氣環境中退火，退火溫度為1000±5°C，退火時間為5min ；
[0101]104.2，將退火后的生長了 S12S渡層的SiC外延片置于Ar氣環境中退火，冷卻速率 5°C /min ；
[0102]步驟305，淀積 LaScO3層。
[0103]在退火和冷卻處理后的生長了 S12S渡層的SiC外延片上采用原子層淀積的方法淀積一層50nm厚的LaScOJl，淀積溫度為320 °C，淀積時間為3h。
[0104]步驟306，淀積Al2O3覆蓋層。
[0105]采用原子層淀積的方法在LaScO3層上淀積一層1nm厚的Al 203，淀積溫度為320°C，淀積時間為45min ；
[0106]步驟307，濺射金屬Ni電極及退火處理。
[0107]307.1，利用磁控濺射的方法在Al2O3覆蓋層表面濺射金屬Ni作為正電極，在SiC襯底的背面濺射金屬Ni作為負電極；
[0108]307.1，將濺射金屬Ni電極后的SiC MOS電容置于溫度為400 ±5°C的隊氣環境中退火5min，完成整個SiC MOS電容的制作。
[0109]本發明具有如下優點:
[0110]1、本發明采用的柵介質材料LaScO3,其介電常數可以高達30左右，熱穩定性好，結晶溫度在900°C以上，因而增加了柵介質的臨界擊穿電場，提升了電容的擊穿特性，提高了器件可靠性。
[0111]2、本發明采用的下層S12S渡層增加了柵介質與SiC襯底的勢皇高度，能大大降低SiC襯底中的電子經柵介質隧穿至柵電極的幾率，從而減小柵漏電流，提升了可靠性。同時，采用氮化工藝生長的該S12S渡層，降低了柵介質與SiC的界面態密度和邊界陷阱密度，增加了溝道迀移率，提高了器件性能。
[0112]3、本發明采用的Al2O3覆蓋層降低了 High k柵介質中的陷阱電子隧穿至柵電極的幾率，并且，該Al2O3覆蓋層也降低了柵電極中電子隧穿至SiC襯底中的幾率。同時，Al 203覆蓋層能避免LaScO3因為吸濕和暴露在空氣中分別形成低介電常數的碳氫化合物和碳酸鹽，從而減小柵漏電流，提高了 MOS電容的質量和可靠性。
[0113]以上所述的【具體實施方式】，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種Al 203/LaSc03/Si0^垛柵介質層的SiC MOS電容，其特征在于，所述堆垛介質層的SiC MOS電容包括:SiC襯底、SiC外延層、堆垛柵介質層和正負電極； 所述SiC襯底上設有SiC外延層； 所述堆垛柵介質層包括下層S12S渡層、LaScO 3層和Al 203覆蓋層；所述SiC外延層上設有下層S12過渡層，所述下層S12過渡層上設有所述LaScOjl，所述LaScO 3層上設有Al2O3覆蓋層； 所述正負電極分別與Al2O3覆蓋層的表面和SiC襯底的背面連接。 所述SiC襯底為重摻雜的SiC襯底層，所述SiC外延層為輕摻雜的SiC外延層
2.根據權利要求1所述的堆垛柵介質層的SiCMOS電容，其特征在于，所述SiC外延層厚度為5-100 μ m，摻雜濃度為I X 1015-5 X 11W30
3.根據權利要求1所述的堆垛柵介質層的SiCMOS電容，其特征在于，所述下層S12過渡層的厚度為l_30nm。
4.根據權利要求1所述的堆垛柵介質層的SiCMOS電容，其特征在于，所述LaScOJl的厚度為5nm-100nmo
5.根據權利要求1所述的堆垛柵介質層的SiCMOS電容，其特征在于，所述Al 203覆蓋層的厚度為l_30nmo
6.一種Al 203/1^5(:03/5丨02堆垛柵介質層的SiC MOS電容的制造方法，其特征在于，所述方法包括: 步驟1，在SiC襯底上生長厚度為5-ΙΟΟμπι輕摻雜的SiC外延層，摻雜濃度為lX1015-5X1016cnT3 步驟2，將SiC襯底的上SiC外延層進行清洗處理，接著在溫度為1175±5°C的條件下，10% N20:90%隊的混合氣體中生長厚度為lnm-30nm的下層氮化S12過渡層； 步驟3，將所生長的S12S渡層在Ar氣環境中快速退火處理和在Ar氣環境中冷卻處理； 步驟4，利用原子層淀積(ALD)的方法，在退火和冷卻處理后的下層S12過渡層上淀積一層厚度為5nm-100nm的1^5(:03層； 步驟5，利用原子層淀積的方法，在LaScO3層上淀積一層厚度為l-30nm的Al 203覆蓋層； 步驟6，利用磁控濺射的方法在Al2O3覆蓋層表面濺射金屬Ni作為正電極，在所述SiC襯底的背面濺射金屬Ni作為負電極，然后在N2氣環境中快速退火處理。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟3中在Ar氣環境中快速退火，具體為，退火溫度為1000±5°C，退火時間為5min，在Ar氣環境中退火。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟3中在Ar氣環境中冷卻，具體為，按照5°C /min的速率在Ar氣環境中冷卻。
9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟4中淀積一層厚度為5nm-100nm的LaScOjl，具體為淀積溫度為200°C -400°C，淀積時間為20min_6h，淀積一層厚度為5nm_100nm 的 LaScO3層。
10.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟5中淀積一層厚度為l-30nm的Al2O3覆蓋層，具體為淀積溫度為200°C -400°C，淀積時間為5min_2h，淀積一層厚度為 l-30nm的Al2O3覆蓋層。
【專利摘要】本發明涉及一種Al2O3/LaScO3/SiO2堆垛柵介質層的SiC MOS電容及制造方法，包括：SiC襯底為重摻雜的SiC襯底層，SiC襯底層上設有輕摻雜的SiC外延層；堆垛柵介質層包括下層SiO2過渡層，LaScO3層和Al2O3覆蓋層；SiC外延層上設有下層SiO2過渡層，下層SiO2過渡層上設有LaScO3層，LaScO3層上設有Al2O3覆蓋層；正負電極分別與Al2O3覆蓋層的表面和SiC襯底的背面連接。該堆垛柵介質層的SiC MOS電容，降低了界面態密度和邊界陷阱密度，增加了MOS溝道遷移率，減小了柵漏電流，并提升介質層的耐壓能力，提高了SiC MOS電容的質量和增強了其可靠性。
【IPC分類】H01L29-94, C23C14-35, H01L29-06, H01L21-02
【公開號】CN104600127
【申請號】CN201510007211
【發明人】賈仁需, 趙東輝, 呂紅亮, 張玉明
【申請人】西安電子科技大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月7日