低界面態(tài)器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低界面態(tài)器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]III族氮化物材料與其鈍化層或柵介質(zhì)之間居高不下的界面態(tài)成為制約III族氮化物電子器件應(yīng)用的瓶頸。研宄證實III族氮化物在工藝過程中的界面氧化是導(dǎo)致高界面態(tài)的來源。另一方面，低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)技術(shù)是CMOS工藝中非常成熟的薄膜介質(zhì)制備技術(shù)。如何降低界面態(tài)，以便利用LPCVD等沉積工藝形成高質(zhì)量膜層，成為推動III族氮化物功率電子產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的至少在于提供一種能夠制造低界面態(tài)的III族氮化物器件的方法。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種低界面態(tài)器件的制造方法，包括:對襯底上的III族氮化物層進行遠(yuǎn)程等離子體表面處理；通過無氧傳輸系統(tǒng)將已處理的襯底轉(zhuǎn)移至沉積腔室；以及在沉積腔室中在所述已處理的襯底上進行沉積。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出了一種低界面態(tài)器件，包括:在襯底上外延生長的III族氮化物層；以及在遠(yuǎn)程等離子體表面處理的所述III族氮化物層上通過低壓化學(xué)氣相沉積LPCVD沉積的氮化物電介質(zhì)層。
[0006]通過遠(yuǎn)程等離子體表面處理，可以去除III族氮化物層的表面氧化層并進行損傷修復(fù)，并因此降低III族氮化物層與之后沉積的層之間的界面態(tài)。例如，所述等離子體表面處理的等離子體可以是能量較低的軟等離子體。所述襯底可以進行加熱，然后用所述軟等離子體對所述III族氮化物層進行等離子體表面處理。所述等離子體表面處理的溫度范圍可以是室溫至750攝氏度。
[0007]另外，通過在表面處理和沉積工藝之間的無氧氣氛保護，可以防止III族氮化物表面的再氧化。例如，所述無氧傳輸系統(tǒng)可以是真空狀態(tài)或者氮氣氛圍。在一個示例中，所述無氧傳輸系統(tǒng)可以包括連接在進行遠(yuǎn)程等離子體表面處理的腔室和沉積腔室之間的無氧傳輸通道，通過所述無氧傳輸通道轉(zhuǎn)移所述已處理的襯底。
[0008]例如，所述沉積可以是低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)。通過LPCVD工藝，可以在所述襯底上沉積氮化物電介質(zhì)層。LPCVD可以高溫生長高質(zhì)量的層。于是，可以進一步有效降低所沉積的層與III族氮化物層之間的界面態(tài)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以通過集成低損傷遠(yuǎn)程等離子體表面處理和沉積技術(shù)，來提供具有表面活性的III族氮化物層。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，可以通過集成低損傷遠(yuǎn)程等離子體表面處理和低壓化學(xué)氣相沉積技術(shù)，顯著降低了表面介質(zhì)與III族氮化物材料之間的界面態(tài)。
【附圖說明】
[0011]通過以下參照附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中:
[0012]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的低界面態(tài)器件的制造方法。
[0013]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的將低損傷遠(yuǎn)程等離子體表面處理與LPCVD相結(jié)合的工藝過程。
[0014]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的將低損傷遠(yuǎn)程等離子體表面處理與LPCVD相結(jié)合的另一種工藝過程。
[0015]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的低界面態(tài)器件的制造方法。
[0016]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的低界面態(tài)器件的制造流程中部分階段獲得的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0017]應(yīng)當(dāng)注意的是，本說明書附圖并非按照比例繪制，而僅為示意性的目的，因此，不應(yīng)被理解為對本發(fā)明范圍的任何限制和約束。在附圖中，相似的組成部分以相似的附圖標(biāo)號標(biāo)識。
【具體實施方式】
[0018]以下，通過附圖中示出的具體實施例來描述本發(fā)明。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。
[0019]在附圖中示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的層結(jié)構(gòu)示意圖。這些圖并非是按比例繪制的，其中為了清楚的目的，放大了某些細(xì)節(jié)，并且可能省略了某些細(xì)節(jié)。圖中所示出的各種區(qū)域、層的形狀以及它們之間的相對大小、位置關(guān)系僅是示例性的，實際中可能由于制造公差或技術(shù)限制而有所偏差，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實際所需可以另外設(shè)計具有不同形狀、大小、相對位置的區(qū)域/層。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以通過結(jié)合低損傷遠(yuǎn)程等離子體表面處理和沉積技術(shù)，提供具有表面活性的III族氮化物層。具體地，可以通過集成低損傷遠(yuǎn)程等離子體表面處理和沉積技術(shù)(特別是低壓化學(xué)氣相沉積，LPCVD)技術(shù)，顯著降低表面介質(zhì)與III族氮化物材料之間的界面態(tài)。低損傷遠(yuǎn)程等離子體表面處理可以去除III族氮化物材料表面氧化層并且進行損傷修復(fù)，并可以彌補LPCVD系統(tǒng)中無法產(chǎn)生等離子體的缺點。LPCVD系統(tǒng)可以高溫沉積高質(zhì)量的介質(zhì)膜。此為，在等離子體表面處理和介質(zhì)沉積工藝之間可以通過無氧氣氛保護來防止III族氮化物表面的再氧化。
[0021]本發(fā)明的技術(shù)可以多種形成呈現(xiàn)，以下將參照附圖描述其中一些示例。
[0022]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的低界面態(tài)器件的制造方法。如圖1所示，所述低界面態(tài)器件的制造方法可以包括:對襯底上的III族氮化物層進行遠(yuǎn)程等離子體表面處理(SlOl);通過無氧傳輸系統(tǒng)將已處理的襯底轉(zhuǎn)移至沉積腔室(S102);以及在沉積腔室中在所述已處理的襯底上進行沉積(S103)。例如，沉積可以包括低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)。低損傷遠(yuǎn)程等離子體表面處理可以去除外延生長的III族氮化物材料表面的氧化層，并且進行損傷修復(fù)，從而可以實現(xiàn)具有表面活性的氮化物表面。在此，通過集成低損傷遠(yuǎn)程等離子體表面處理和沉積技術(shù)，可以提供具有表面活性的III族氮化物層。具有表面活性的這種氮化物表面可以進行各種后續(xù)工藝處理。
[0023]圖2示出了根據(jù)本公開實施例的將低損傷遠(yuǎn)程等離子體表面處理與LPCVD相結(jié)合的工藝過程。例如，在所述沉積是低壓化學(xué)氣相沉積LPCVD的情況下，可以通過LPCVD工藝在所述襯底上沉積氮化物電介質(zhì)層。如圖2所示，所述低界面態(tài)器件的制造方法可以包括:對襯底上的III族氮化物層進行遠(yuǎn)程等離子體表面處理(S201);通過無氧傳輸系統(tǒng)將已處理的襯底轉(zhuǎn)移至LPCVD腔室(S202);以及在所述LPCVD腔室中在所述已處理的襯底上通過LPCVD工藝生長氮化物層(S203)。通過對外延生長的氮化物進行表面等離子體處理，減小了 LPCVD生長的氮化物與外延生長的III族氮化物之間的界面態(tài)。所述LPCVD工藝是一種高溫工藝。
[0024]還可以在已處理的襯底上沉積各種其他物質(zhì)，例如，還可以通過LPCVD工藝在所述襯底上沉