DE19612692C1 - Verfahren zum Erzeugen einer Oxidschicht auf Siliciumcarbid und Verwendung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Erzeugen einer Oxidschicht auf Siliciumcarbid und Verwendung des VerfahrensInfo
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Description
Eine für feldgesteuerte Halbleiterbauelemente verbreitet ein
gesetzte Struktur ist die Metall-Oxid-Halbleiter(MOS)-Struk
tur, die aufgebaut ist aus einem Halbleiter, einem auf dem
Halbleiter angeordneten dielektrischen Oxid und einer Gate
elektrode auf dieser Oxidschicht. Durch Anlegen einer Gate
spannung an die Gateelektrode kann der elektrische Widerstand
in einem an das Oxid angrenzenden Kanalgebiet im Halbleiter
gesteuert werden.
Die für die Funktion und Stabilität von MOS-Bauelementen ent
scheidenden elektrischen Eigenschaften einer MOS-Struktur
werden im wesentlichen durch die Eigenschaften der Grenzflä
che zwischen dem Oxid und dem Halbleiter und die Eigenschaf
ten des Oxidvolumens geprägt. Die Eigenschaften der Grenzflä
che zwischen Oxid und Halbleiter umfassen die Dichte der fe
sten Ladungen und die Dichte der umladbaren Zustände und kön
nen durch Messung der Kapazität C der MOS-Struktur in Abhän
gigkeit von der angelegten Gatespannung (CV-Messung) ermit
telt werden. Die festen Ladungen und umladbaren Zustände an
der Grenzfläche verschieben einerseits die Einsatzspannung,
d. h. die Gatespannung, ab der sich ein leitfähiger Inversi
onskanal im Halbleiter ausbildet, und verringern andererseits
die Beweglichkeit der Ladungsträger im Inversionskanal. Die
Volumeneigenschaften des Oxids umfassen den Leckstrom durch
das Oxid bei niedrigen Feldstärken sowie die Durchbruchsfeld
stärke und können durch Messung des Stromes I durch die
MOS-Struktur in Abhängigkeit von der angelegten Gatespannung
(IV-Messung) charakterisiert werden. Der Leckstrom im Oxid darf
während des Betriebs des MOS-Bauelements nicht zu hoch wer
den, da sonst durch Ladungsträgerinjektion in das Oxid die
Eigenschaften des MOS-Bauelements verändert werden und eine
Langzeitstabilität des Bauelementes nicht mehr gewährleistet
ist. Eine wesentliche Voraussetzung für MOS-Bauelemente ist
somit ein Herstellungsprozeß zum Erzeugen hochwertiger Oxid
schichten auf dem für die MOS-Struktur vorgesehenen Halblei
ter.
Zum Herstellen einer Oxidschicht auf dem Halbleiter Silicium
carbid (SiC) ist neben chemischer Dampfphasenabscheidung
(CVD) die thermische Oxidation des SiC bekannt. Bei der ther
mischen Oxidation wird die zu oxidierende Oberfläche des SiC
bei Prozeßtemperaturen von typischerweise größer 1100°C einer
sauerstoffhaltigen Gasatmosphäre ausgesetzt. Der Sauerstoff
reagiert chemisch mit dem SiC unter Bildung von Siliciumdi
oxid (SiO₂) und flüchtigen Kohlenstoffoxid. Bei diesem ther
mischen Oxidationsprozeß wird das SiC-Material von seiner
Oberfläche her aufgebraucht und die SiO₂-Schicht wachst in
den SiC-Halbleiter hinein.
Man unterscheidet zwei Grundtypen der thermischen Oxidation,
die trockene Oxidation und die feuchte Oxidation (Naß
oxidation). Bei der trockenen Oxidation enthält die Oxidati
ons-Gasatmosphäre Sauerstoff mit einem möglichst geringen
Wassergehalt, beispielsweise mit einer Restfeuchte von unter
5 ppm. Bei der feuchten Oxidation wird Wasserdampf als we
sentlicher Bestandteil der Oxidationsatmosphäre verwendet.
Aus E. Stein v. Kamienski et al., "Defects in differently an
neaied oxides on 4H- and 6H SiC", Technical Digest of Inter
national Conference on SiC and Related Materials, Kyoto, Ja
pan, 1995, Seiten 211-212 ist ein Verfahren zum Erzeugen ei
ner Oxidschicht auf SiC des 4H- und des 6H-Polytyps durch
trockene Oxidation oder feuchte Oxidation bei einer Prozeß
temperatur von 1150°C bekannt. Es wird angegeben, daß die
feuchte Oxidation zu besseren Ergebnissen hinsichtlich der
festen Ladungen führt als die trockene Oxidation. Das bereits
oxidierte SiC wird zum Ausheilen einer auf die Oxidation fol
genden Nachbearbeitung (Folge-Ausheilung) (Post-Oxidation-An
neal) in einer Inertgasatmosphäre mit Argon (Ar) oder Stick
stoff (N₂) bei einer Temperatur von 1150°C unterzogen. Durch
die Folge-Ausheilung werden nach den Angaben der Autoren die
Dichte der Grenzflächenladungen und der festen Ladungen sowie
der Elektronenhaftstellen im Oxid deutlich reduziert.
In A. Rys et al., "Modeling and Characterization of Thermally
Oxidized 6H Silicon Carbide", Journal of Electrocheinical
Society, Vol. 142, No. 4, April 1995, Seiten 1318-1322 wird
ein Verfahren zum Erzeugen einer Oxidschicht auf SiC des
6H-Polytyps angegeben, bei dem das SiC in einer feuchten Oxida
tionsatmosphäre bei Temperaturen zwischen 1100°C und 1250°C
oxidiert wird. Die feuchte Oxidationsatmosphäre wird präpa
riert, indem Sauerstoff durch destilliertes Wasser bei 95°C
geleitet wird (Wasserpfeiffenprinzip). Nach der Oxidation
wird eine Folge-Ausheilung in einer Gasatmosphäre mit Argon,
Stickstoff, Wasserstoff oder Helium durchgeführt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Erzeugen einer Oxidschicht auf Siliciumcarbid durch ther
mische Oxidation anzugeben, so daß die Oxidschicht in einer
MOS-Halbleiterstruktur vorteilhafte elektrische Eigenschaften
zeigt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkma
len des Anspruchs 1. Das Verfahren zum Erzeugen einer Oxid
schicht auf Siliciumcarbid umfaßt zwei nacheinander auszufüh
rende Oxidationsschritte. In einem ersten Oxidationsschritt
wird das Siliciumcarbid an einer Oberfläche in einer Gasatmo
sphäre, die einen wenigstens zehnmal größeren Anteil an Sau
erstoff als an Wasser enthält, bei Prozeßtemperaturen zwi
schen 1000°C und 1300°C oxidiert. In einem zweiten Oxidati
onsschritt wird das nun bereits an seiner Oberfläche mit ei
ner Oxidschicht versehene Siliciumcarbid in einer Gasatmo
sphäre mit einem über dem 0,15fachen eines Sauerstoffanteils
liegenden Anteil an Wasser bei Prozeßtemperaturen zwischen
1000°C und 1300°C weiter oxidiert. Der erste Oxidations
schritt entspricht einer trockenen thermischen Oxidation des
Siliciumcarbid, während der zweite Oxidationsschritt einer
feuchten thermischen Oxidation des Siliciumcarbid entspricht.
Die Erfindung beruht auf der durch experimentelle Untersu
chungen gewonnenen Erkenntnis, daß die Eigenschaften der
Grenzfläche zwischen einer thermisch gewachsenen Oxidschicht
und Siliciumcarbid bei feuchter Oxidation besser sind als bei
trockener Oxidation und daß umgekehrt die Volumeneigenschaf
ten des thermisch auf dem Siliciumcarbid gewachsenen Oxids
bei trockener Oxidation besser sind als bei feuchter Oxidati
on. Ausgehend von dieser Erkenntnis wird das Siliciumcarbid
nicht wie beim Stand der Technik mit nur einer Oxidationsart
(trocken oder feucht) oxidiert, sondern durch Kombination der
beiden Oxidationstypen in der angegebenen, besonderen Reihen
folge, nämlich erst trockene Oxidation und dann feuchte Oxi
dation. Durch diese besondere Kombination der beiden Oxidati
onstypen werden die guten Grenzflächeneigenschaften zwischen
Oxidschicht und Siliciumcarbid einer feuchten Oxidation und
zugleich die guten Volumeneigenschaften in der Oxidschicht
einer trockenen Oxidation erreicht, bezüglich der elektri
schen Eigenschaften also die Vorzüge der trockenen mit denen
der feuchten Oxidation vereinigt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfah
rens ergeben sich aus den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprü
chen.
Demnach werden die Prozeßtemperaturen bei den beiden Oxidati
onsschritten vorzugsweise zwischen 1050°C und 1250°C einge
stellt.
Das Verhältnis von Sauerstoffanteil zu Wasseranteil in der
Gasatmosphäre beim ersten Oxidationsschritt wird ferner vor
zugsweise auf wenigstens 10⁶ : 1 (eine Million zu eins) ein
gestellt.
Beim zweiten Oxidationsschritt wird dieses Verhältnis von
Sauerstoffanteil zu Wasseranteil in der Gasatmosphäre dagegen
in einer vorteilhaften Ausführungsform unter 1 : 10 einge
stellt.
Im Anschluß an den zweiten Oxidationsschritt wird in einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform das an seiner Ober
fläche oxidierte Siliciumcarbid in einem ersten Folge-Aus
heilungs-Schritt einer Gasatmosphäre mit einem Inertgasanteil
von wenigstens 90% bei Prozeßtemperaturen zwischen 1000°C
und 1300°C ausgesetzt. Dadurch können Ausheilprozesse in der
aufgewachsenen Oxidschicht stattfinden. Die Unterschiede der
elektrischen Eigenschaften der erhaltenen Oxide zwischen
trockener und feuchter Oxidation bleiben auch nach diesem
technologischen Ausheilschritt erhalten.
Ferner kann das an seiner Oberfläche oxidierte Siliciumcarbid
nach dem zweiten Oxidationsschritt auch in einer Feuchtoxida
tions-Gasatmosphäre abgekühlt werden.
Vorteilhaft ist auch ein Abkühlen des an seiner Oberfläche
oxidierten Siliciumcarbid nach dem ersten Folge-Ausheilungs-Schritt
in einem zweiten Folge-Ausheilungs-Schritt in einer
Gasatmosphäre mit einem Inertgasanteil von wenigstens 90%.
Der Inertgasanteil kann Stickstoff oder auch wenigstens ein
Edelgas enthalten.
Da die feucht oxidierte Teilschicht der Oxidschicht nur für
die Grenzfläche zum SiC benötigt wird, kann die Dicke dieser
Teilschicht deutlich geringer sein als die Dicke der trocken
oxidierten Teilschicht. Vorzugsweise wird mit dem ersten Oxi
dationsschritt deshalb wenigstens 80% der Schichtdicke der
Oxidschicht an der Oberfläche des Siliciumcarbid erzeugt.
Die bevorzugte Anwendung des Verfahrens ist die Oxidation von
einkristallinem Siliciumcarbid als Halbleitermaterial.
Die mit einem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte
Oxidschicht ist besonders vorteilhaft in einer MOS-Halb
leiterstruktur mit einem Halbleitergebiet aus einkristallinem
Siliciumcarbid eines vorgegebenen Leitungstyps, einem an ei
ner Oberfläche dieses Halbleitergebiets angeordneten Basisge
biet aus einkristallinem Siliciumcarbid vom entgegengesetzten
Leitungstyp wie das Halbleitergebiet, einem durch das Basis
gebiet vom Halbleitergebiet getrennten Sourcegebiet aus ein
kristallinem Siliciumcarbid vom gleichen Leitungstyp wie das
Halbleitergebiet, und der auf einer Oberfläche des Basisge
biets angeordneten Oxidschicht, auf der eine Gateelektrode
angeordnet ist. Die MOS-Struktur weist eine besonders niedri
ge Einsatzspannung auf und auch eine hohe Langzeitstabilität
und Temperaturstabilität, da eine vorzeitige Degradierung der
MOS-Struktur infolge Aufladung des Oxids durch Leckströme
vermieden wird.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung
Bezug genommen, in deren
Fig. 1 und 2 die beiden Verfahrensschritte des Verfahrens zum
Erzeugen einer Oxidschicht auf Siliciumcarbid
(SiC),
Fig. 3 das mit der Oxidschicht versehene Siliciumcarbid
als Ergebnis der in den Fig. 1 und 2 veranschau
lichten Verfahrensschritte und
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel eines MOSFETs in
Siliciumcarbid
jeweils schematisch veranschaulicht sind. Einander entspre
chende Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt Siliciumcarbid (SiC) 5 mit einer Oberfläche 50.
Das Siliciumcarbid 50 kann insbesondere ein vergleichsweise
dickes Substrat (Wafer) sein oder auch eine auf einem
Substrat abgeschiedene SiC-Schicht. Vorzugsweise ist das Si
liciumcarbid 5 halbleitend und vorzugsweise einkristallin aus
einem vorgegebenen Polytyp, vorzugsweise 6H oder 4H. Die
Oberfläche 50 des Siliciumcarbid 5 wird nun in einem nicht
dargestellten Oxidationsofen einer Gasatmosphäre ausgesetzt,
die einen Sauerstoffanteil O₂ enthält und weitere Gasanteile,
die mit X bezeichnet sind. Die weiteren Gasanteile X können
insbesondere Wasserdampf (H₂O) enthalten sowie weitere Gase,
die in den Oxidationsprozeß an der Oberfläche 50 nicht oder
nur unwesentlich eingreifen (Inertgase). Der Wasseranteil in
der Gasatmosphäre O₂ + X beträgt vorzugsweise höchstens ein
Zehntel des Sauerstoffanteils O₂. Unter Anteilen werden dabei
und im folgenden Volumenanteile verstanden. Aufgrund des ver
gleichsweise geringen Wasseranteils in der Gasatmosphäre wird
das Siliciumcarbid 5 trocken oxidiert. Der Wasseranteil in
der Gasatmosphäre wird vorzugsweise möglichst gering einge
stellt und kann durch besondere apparative Maßnahmen unter 1
ppm (= 10-6) des Sauerstoffanteils eingestellt werden. Die
Prozeßtemperaturen an der Oberfläche 50 werden im allgemeinen
zwischen 1000°C und 1300°C eingestellt und vorzugsweise zwi
schen 1050°C und 1250°C. Der Gesamtdruck der Gasatmosphäre
kann dabei variiert werden.
Der Sauerstoff O₂ in der Gasatmosphäre reagiert nun chemisch
mit dem Silicium (Si) im Siliciumcarbid 5, und es bildet sich
eine thermische Oxidschicht aus Siliciumdioxid (SiO₂) an der
Oberfläche 50 des Siliciumcarbid 5. Der Kohlenstoff (C) des
Siliciumcarbid 5 reagiert mit dem Sauerstoff O₂ zu Kohlenmon
oxid (CO), das als flüchtiges Reaktionsprodukt in die Gasat
mosphäre entweicht. Durch den Materialverbrauch weicht die
Oberfläche 50 des Siliciumcarbid 5 zurück.
Das Ergebnis dieses thermischen Oxidationsprozesses gemäß Fig.
1 ist eine trocken oxidierte erste Oxidschicht 20 auf der
Oberfläche 50 des Siliciumcarbid 5, die in Fig. 2 dargestellt
ist. Die Dicke d₁ dieser ersten Oxidschicht 20 kann über die
zeitliche Dauer des in Fig. 1 dargestellten Trockenoxidations
prozesses eingestellt werden.
Das mit der ersten Oxidschicht 20 versehene Siliciumcarbid 5
wird nun gemäß Fig. 2 einer Feuchtoxidationsgasatmosphäre aus
gesetzt. Diese Feuchtoxidationsgasatmosphäre enthält als für
die Oxidation wesentlichen Bestandteil Wasserdampf (H₂O) und
weitere Gasanteile Y, insbesondere Sauerstoff (O₂) und gege
benenfalls Inertgase. Diese Gasatmosphäre für die Feuchtoxi
dation kann beispielsweise pyrogenisch durch Verbrennen von
Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) zu Wasser (H₂O) oder
durch Durchleiten von Sauerstoff (O₂) durch siedendes Wasser
(H₂O) (Wasserpfeiffenprinzip) erzeugt werden. Der Wasseran
teil in der Feuchtoxidationsgasatmosphäre H₂O + Y liegt vor
zugsweise um wenigstens einen Faktor 10 höher als der Sauer
stoffanteil in dieser Gasatmosphäre. Es kann allerdings auch
schon mit Wasseranteilen beginnend ab dem etwa 0,15fachen des
Sauerstoffanteils in der Feuchtoxidationsgasatmosphäre H₂O +
Y gearbeitet werden. Die Prozeßtemperaturen bei dem Feuch
toxidationsprozeß gemäß Fig. 2 liegen im gleichen Temperatur
bereich wie beim Trockenoxidationsprozeß gemäß Fig. 1, müssen
aber natürlich nicht identisch sein.
Infolge von Diffusion der an der Oxidationsreaktion beteilig
ten Komponenten durch die erste Oxidschicht 20 oxidiert nun
das Siliciumcarbid 5 von seiner Oberfläche 50 her weiter, und
es bildet sich eine feucht oxidierte, weitere Oxidschicht un
ter der ersten Oxidschicht 20, die in Fig. 3 als zweite Oxid
schicht 21 dargestellt ist. Die Oberfläche 50 des Silicium
carbid 5 weicht entsprechend weiter zurück. Die Dicke d₂ der
zweiten Oxidschicht 21 wird durch die Dauer des Feuchtoxida
tionsprozesses gemäß Fig. 2 eingestellt. Da die zweite Oxid
schicht 21 hauptsächlich für die guten Grenzflächeneigen
schaften zum Siliciumcarbid 5 benötigt wird und die trocken
oxidierte, erste Oxidschicht 20 die guten Volumeneigenschaf
ten gewährleistet, wird die Dicke d₂ der zweiten Oxidschicht
21 im allgemeinen kleiner gewählt als die Dicke d₁ der ersten
Oxidschicht 20. Vorzugsweise ist das Verhältnis d₂/(d₁ + d₂)
höchstens 0,2 und vorzugsweise höchstens 0,1. Das bedeutet,
daß der Anteil der zweiten Oxidschicht 21 an der gesamten,
aus der ersten Oxidschicht 20 und der zweiten Oxidschicht 21
zusammengesetzten Oxidschicht 2 auf dem Siliciumcarbid 5 be
züglich der Schichtdicken bei höchstens 20% bzw. höchstens
10% liegt. Die Gesamtdicke d₁ + d₂ der Oxidschicht 2 liegt
in allgemeinen zwischen etwa 20 nm und etwa 100 nm.
Die Prozeßtemperaturen können auch während der Oxidationspro
zesse als Funktion der Zeit geändert werden, solange sie in
dem angegebenen Temperaturbereich bleiben.
Das in Fig. 3 dargestellte Siliciumcarbid 5 mit der Oxid
schicht 2 kann nun in einer nicht dargestellten Ausführungs
form einem ersten Folge-Ausheilungs-Schritt unterzogen wer
den. Bei diesem ersten Folge-Ausheilungs-Schritt wird die in
Fig. 3 mit 22 bezeichnete Oberfläche der Oxidschicht 2 einer
Gasatmosphäre mit einem Inertgasanteil von wenigstens 90%
bei Prozeßtemperaturen zwischen 1000°C und 1300°C ausgesetzt.
Ein besonders geeignetes Inertgas ist Stickstoff (N₂) oder
auch ein Edelgas, insbesonders Argon (Ar). Durch den ersten
Folge-Ausheilungs-Schritt kann die aufgewachsene Oxidschicht
2 ausheilen, was die Eigenschaften der Oxidschicht 2 verbes
sert und insbesondere die Dichte der festen Ladungen und
Haftstellen verlagert.
Im Anschluß an den ersten Folge-Ausheilungs-Schritt kann in
einem zweiten Folge-Ausheilungs-Schritt vorzugsweise in der
selben Inertgasatmosphäre wie im ersten Folge-Ausheilungs-Schritt
das oxidierte Siliciumcarbid 5 mit der Oxidschicht 2
abgekühlt werden auf eine Temperatur, bei der das oxidierte
Siliciumcarbid 5 aus dem Oxidationsofen entfernt wird, bei
spielsweise auf 800°C.
Nach dem zweiten Oxidationsschritt (Feuchtoxidation) ist fer
ner auch ein Abkühlen in der Feuchtoxidationsgasatmosphäre
möglich.
Die mit dem Verfahren erzielten Verbesserungen der Grenzflä
cheneigenschaften der Oxidschicht sind bei Siliciumcarbid 5
vom p-Leitungstyp noch ausgeprägter als beim n-Leitungstyp.
Vor dem ersten Oxidationsschritt, der Trockenoxidation gemäß
Fig. 1, wird im allgemeinen das Siliciumcarbid 5 in den Oxida
tionsofen eingefahren unter Inertgasatmosphäre, vorzugsweise
Stickstoff, vorzugsweise mit geringer Sauerstoffbeigabe und
bei einer vorgegebenen Anfangstemperatur, beispielsweise
800°C. Der Oxidationsofen wird dann hochgeheizt auf die ge
wünschten Prozeßtemperaturen zwischen 1000°C und 1300°C unter
Beibehaltung der Gasatmosphäre. Sodann wird bei den nun er
reichten Prozeßtemperaturen die Gasatmosphäre ausgetauscht
durch die Trockenoxidationsgasatmosphäre.
Fig. 4 zeigt einen lateralen MOS-Feldeffekttransistor
(MOSFET), der in Siliciumcarbid gebildet ist. Der MOSFET um
faßt ein Substrat 7 aus einkristallinem SiC eines vorgegebe
nen Leitungstyps, eine auf diesem Substrat 7 epitaktisch auf
gewachsene Halbleiterschicht 6 aus einkristallinem Silicium
carbid desselben Leitungstyps wie das Substrat 7, ein vor
zugsweise durch Ionenimplantation in die Halbleiterschicht 6
erzeugtes Basisgebiet 5, vom entgegengesetzten Leitungstyp
wie die Halbleiterschicht 6 und ein Sourcegebiet 3 sowie ein
Draingebiet 4, die vorzugsweise durch Ionenimplantation in
das Basisgebiet 5, eingebracht sind und durch das Basisgebiet
5, voneinander getrennt werden. Das Sourcegebiet 3 und das
Draingebiet 4 sind vom gleichen Leitungstyp wie das Basisge
biet 5,. An der Oberfläche 50′ des das Sourcegebiet 3 und das
Draingebiet 4 verbindenden Teilgebiets (Kanalgebiets) des Ba
sisgebiets 5′ ist eine Oxidschicht 2′ erzeugt durch eines der
zuvor beschriebenen Verfahren. Auf dieser Oxidschicht 2′ ist
eine Gateelektrode 11 angeordnet. Zur elektrischen Isolation
ist ferner eine im Vergleich zur Oxidschicht 2′ dicke, weite
re Oxidschicht 8 auf den freien Oberflächen des Basisgebiets
5, und der Halbleiterschicht 6 angeordnet, die auch die
Gateelektrode 11 von einer dem Sourcegebiet 3 zugeordneten
Sourceelektrode 10 und einer dem Draingebiet 4 zugeordneten
Drainelektrode 12 elektrisch isoliert. Des weiteren ist ein
Halbleitergebiet 9 in das Basisgebiet 5, implantiert mit ei
ner zugehörigen Elektrode 13, das vom gleichen Leitungstyp
wie das Basisgebiet 5′ ist und das Potential des Basisgebiets
5′ bestimmt.
Vorzugsweise ist die Halbleiterschicht 6 vom n-Leitungstyp
und das Basisgebiet 5′ vom p-Leitungstyp. Das Sourcegebiet 3
und das Draingebiet 4 sind dann entsprechend vom n-Leitungs
typ. Eine mit dem Oxidationsverfahren gemäß der Erfindung
hergestellte Oxidschicht kann natürlich auch in einem von dem
lateralen Aufbau des Ausführungsbeispiels der Fig. 4 abwei
chenden MOSFET, beispielsweise einem vertikalen MOSFET, ein
gesetzt werden und auch in allen anderen Siliciumcarbid-Bauelementen
mit einer MOS-Struktur.
Claims (10)
1. Verfahren zum Erzeugen einer Oxidschicht (2) auf Silicium
carbid (5), bei dem das Siliciumcarbid (5) an einer Oberflä
che (50)
- a) zunächst in einem ersten Oxidationsschritt in einer Gasat mosphäre mit einem Sauerstoffanteil, der wenigstens zehn mal so hoch ist wie ein Wasseranteil, bei Prozeßtemperatu ren zwischen 1000°C und 1300°C oxidiert wird und
- b) anschließend in einem zweiten Oxidationsschritt in einer Gasatmosphäre mit einem Wasseranteil, der über dem 0,15-fachen eines Sauerstoffanteils liegt, bei Prozeßtemperatu ren zwischen 1000°C und 1300°C weiter oxidiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der erste Oxidations
schritt und der zweite Oxidationsschritt jeweils bei Prozeß
temperaturen zwischen 1050°C und 1250°C durchgerührt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der
Sauerstoffanteil in der Gasatmosphäre beim ersten Oxidations
schritt wenigstens 1 000 000 mal so hoch wie der Wasseranteil
eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
der Wasseranteil in der Gasatmosphäre beim zweiten Oxidati
onsschritt wenigstens zehnmal so hoch wie der Sauerstoffan
teil eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
das an seiner Oberfläche (50) oxidierte Siliciumcarbid (5)
nach dem zweiten Oxidationsschritt in einem ersten auf die
Oxidation folgenden Nachbearbeitungsschritt (Folge-Aushei
lungs-Schritt) einer Gasatmosphäre mit einem Inertgasanteil
von wenigstens 90% bei Prozeßtemperaturen zwischen 1000°C
und 1300°C ausgesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das an seiner Oberflä
che (50) oxidierte Siliciumcarbid (5) nach dem ersten Folge-
Ausheilungs-Schritt in einem zweiten Folge-Ausheilungs-Schritt
in einer Gasatmosphäre mit einem Inertgasanteil von
wenigstens 90% abgekühlt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das an
seiner Oberfläche (50) oxidierte Siliciumcarbid (S) nach dem
zweiten Oxidationsschritt in einer Gasatmosphäre mit einem
wenigstens dem 0,15fachen eines Sauerstoffanteils entspre
chenden Wasseranteil abgekühlt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
mit dem ersten Oxidationsschritt wenigstens 80% der Schicht
dicke der Oxidschicht (2) an der Oberfläche (50) des Silici
umcarbids (5) erzeugt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
einkristallines Siliciumcarbid (5) oxidiert wird.
10. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis
9 zur Herstellung einer Halbleiterstruktur mit
- a) einem Halbleitergebiet (6) aus einkristallinem Silicium carbid eines vorgegebenen Leitungstyps,
- b) einem an einer Oberfläche dieses Substrats angeordneten Basisgebiet (5′) aus einkristallinem Siliciumcarbid vom entgegengesetzten Leitungstyp wie das Halbleitergebiet (6),
- c) einem durch das Basisgebiet (5′) vom Halbleitergebiet (6) getrennten Sourcegebiet (3) aus einkristallinem Silicium carbid vom gleichen Leitungstyp wie das Halbleitergebiet (6),
- d) einer auf einer Oberfläche des Basisgebiets (5′) angeord neten Oxidschicht (2′), die nach einem Verfahren gemäß ei nem der Ansprüche 1 bis 9 erzeugt ist, und
- e) einer auf der Oxidschicht (2′) angeordneten Gateelektrode (11)
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