CN102810465B - 一种在SiC材料上生长SiO2钝化层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在SiC材料上生长SiO2钝化层的方法，属于在半导体材料上生长钝化层的技术领域。所述方法包括采用PECVD在SiC材料上生长SiO2钝化层和对SiO2钝化层致密。所述方法能够在较低的温度条件下实现SiO2钝化层在SiC材料上的生长，SiO2钝化层在退火后的折射率从1.465减小到1.455，SiO2钝化层的致密程度高，能够满足SiC材料对SiO2钝化层的要求。并且，本发明提供的在SiC材料上生长SiO2钝化层的方法能够用于厚度在100nm以上的SiO2钝化层的生长。
Description
技术领域
本发明涉及在半导体材料上生长钝化层的技术领域，特别涉及一种在SiC材料上生长SiO2钝化层的方法。
背景技术
碳化硅(SiC)作为新一代宽禁带半导体材料，越来越引起人们的重视，它具有大禁带宽度、高临界击穿场强、高电子迁移率、高热导率等特点，在国际上受到广泛关注。目前SiC基JBS器件已经在电力电子领域得到广泛应用。
SiC基JBS器件中离子注入是影响器件性能的关键工艺，在SiC材料上生长的钝化层可以起到减少注入损伤，避免芯片表面被沾污的作用。
目前，在SiC材料上生长钝化层的方法包括热氧化法和等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)。
热氧化法存在的缺陷在于：
第一，热氧化会消耗表面的SiC层。
第二，生成的钝化层含有残余的C无法析出而留在钝化层内，热氧化后得到的钝化层缺陷和表面态较多，，需要高温退火才能消除。
第三，在离子注入工艺之后去除钝化层易导致SiC层表面***糙。
第四，如果热氧化之前有掺杂工艺，SiC层在1200℃长时间的热氧化会导致之前掺杂工艺的再扩散，掺杂浓度改变，从而，热氧化只能在掺杂工艺之前使用。
第五，热氧化工艺对氧化温度和氧化时间要求苛刻。如果要得到60nm的钝化层，温度通常在1200℃以上，氧化时间长达8～10小时。需要的温度高，生长 时间较长。厚度100nm以上的钝化层很难用热氧化法生长。
采用PECVD在SiC材料上生长钝化层的方法虽然具有生长温度低，沉积速度快的特点，但是，这种方式存在的缺陷在于：钝化层质量不好，较为疏松。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种先采用PECVD在SiC材料上生长SiO2钝化层，再对已生长的SiO2钝化层致密的在SiC材料上生长SiO2钝化层的方法。
为了实现上述目的，本发明提供的在SiC材料上生长SiO2钝化层的方法包括：
采用PECVD在SiC材料上生长SiO2钝化层；和，
对所述SiO2钝化层致密。
作为优选，所述采用PECVD在SiC材料上生长SiO2钝化层包括：
清洗SiC材料；
干燥清洗之后的SiC材料；
采用PECVD在进行干燥后的SiC材料上生长SiO2钝化层。
作为进一步的优选，对所述SiC材料进行清洗时，先用腐蚀液去除所述SiC材料上的自然氧化层，再进行常规清洗。
作为更进一步的优选，所述腐蚀液的配比为NH4F∶HF＝6∶1，腐蚀时间是30sec。
作为进一步的优选，对所述SiC材料干燥是在N2氛围，120℃条件下，在烘箱中烘干10min实现的。
作为进一步的优选，所述PECVD工艺条件如下：温度：280℃，功率：70w， 气体流量为SiH4：400sccm，N2O：800sccm，N2：750sccm，压力：900mTorr。
作为优选，对所述SiO2钝化层致密是对所述生长有SiO2钝化层的SiC材料采取匀速升温和匀速降温的方法进行退火。
作为进一步的优选，对所述生长有SiO2钝化层的SiC材料采取匀速升温和匀速降温的方法进行退火包括：
步骤1：从常温升温至800℃，经历时间40min。
步骤2：温度达到800℃后，维持10min。
步骤3：从800℃升温至1000℃，升温速度10℃/min，经历时间20min。
步骤4：温度达到1000℃后，维持30min。
步骤5：从1000℃降温至800℃，降温速度10℃/min，经历时间20min。
步骤6：从800℃自然降温至400℃以下。
作为更进一步的优选，所述退火的氛围是N2，所述N2的流量是1L/min。
本发明提供的在SiC材料上生长SiO2钝化层的方法的有益效果在于：
本发明提供的在SiC材料上生长SiO2钝化层的方法能够在较低的温度条件下实现SiO2钝化层在SiC材料上的生长，SiO2钝化层在退火后的折射率从1.465减小到1.455，SiO2钝化层的致密程度高，能够满足SiC材料对SiO2钝化层的要求。并且，本发明提供的在SiC材料上生长SiO2钝化层的方法能够用于厚度在100nm以上的SiO2钝化层的生长。
具体实施方式
为了深入了解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明实施例提供一种在SiC材料上生长SiO2钝化层的方法包括：
步骤10、采用PECVD在SiC材料上生长SiO2钝化层；该步骤可以包括：
步骤101、清洗SiC材料：用配比为NH4F∶HF＝6∶1的腐蚀液腐蚀SiC材料，腐蚀时间是30sec，去除SiC材料上的自然氧化层，之后，用去离子水清洗所得的SiC材料。
步骤102：干燥清洗之后的SiC材料：将清洗完的SiC材料放入120℃的烘箱中，在N2氛围下，用10min将其烘干。
步骤103：采用PECVD在进行干燥后的SiC材料上生长SiO2钝化层：在温度：280℃，功率：70w，气体流量为SiH4：400sccm，N2O：800sccm，N2：750sccm，压力：900mTorr的工艺条件下，使用PECVD在经过烘干的SiC材料上生长厚度为100nm的SiO2钝化层。
步骤20、对SiO2钝化层致密；该步骤可以包括：
对生长有SiO2钝化层的SiC材料采取匀速升温和匀速降温的方法进行退火：
将生长了SiO2钝化层的SiC材料放入到退火炉中，以1L/min的流量向退火炉中通入N2，在N2氛围中，采取匀速升温和匀速降温的方法进行退火，即：
步骤：201：从常温升温至800℃，经历时间40min。
步骤202：温度达到800℃后，维持10min。
步骤203：从800℃升温至1000℃，升温速度10℃/min，经历时间20min。
步骤204：温度达到1000℃后，维持30min。
步骤205：从1000℃降温至800℃，降温速度10℃/min，经历时间20min。
步骤206：从800℃自然降温至400℃以下。
步骤207：将生长好SiO2钝化层的SiC材料取出。
采用上述在在SiC材料上生长SiO2钝化层的方法能够在较低的温度条件下实现SiO2钝化层在SiC材料上的生长，SiO2钝化层在退火后的折射率从1.465减小到1.455，SiO2钝化层的致密程度高，能够满足SiC材料对SiO2钝化层的要 求。并且，本发明提供的在SiC材料上生长SiO2钝化层的方法能够用于厚度在100nm以上的SiO2钝化层的生长。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种在SiC材料上生长SiO2钝化层的方法，包括：
采用PECVD在SiC材料上生长SiO2钝化层；和，
对所述SiO2钝化层致密；
对所述SiO2钝化层致密是对所述生长有SiO2钝化层的SiC材料进行退火；
其特征在于，
对所述生长有SiO2钝化层的SiC材料进行退火包括：
步骤1：从常温升温至800℃，经历时间40min；
步骤2：温度达到800℃后，维持10min；
步骤3：从800℃升温至1000℃，升温速度10℃/min，经历时间20min；
步骤4：温度达到1000℃后，维持30min；
步骤5：从1000℃降温至800℃，降温速度10℃/min，经历时间20min；
步骤6：从800℃自然降温至400℃以下。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述采用PECVD在SiC材料上生长SiO2钝化层包括：
清洗SiC材料；
干燥清洗之后的SiC材料；
采用PECVD在进行干燥后的SiC材料上生长SiO2钝化层。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
对所述SiC材料进行清洗时，先用腐蚀液去除所述SiC材料上的自然氧化层，再进行常规清洗。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
对所述SiC材料干燥是在N2氛围，120℃条件下，在烘箱中烘干10min实现的。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述PECVD工艺条件如下：温度:280℃，功率：70w，气体流量为SiH4：400sccm，N2O：800sccm，N2：750sccm，压力：900mTorr。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述退火的氛围是N2，所述N2的流量是1L/min。
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