绝缘栅结构、具有绝缘栅结构的宽带隙材料功率器件及其制造方法与流程

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及绝缘栅结构、具有该绝缘栅结构的宽带隙功率器件及其制造方法。背景技术：2.jp2017204644a公开了一种具有绝缘栅结构的mosfet，其包括sic层、6nm厚的氮氧化硅层作为第一栅极绝缘层和栅电极，其中碳浓度在距第一栅极绝缘层和sic层之间的界面1nm处具有峰值，并且在距该界面3nm处低于sims检测极限。第一绝缘层可以通过si层的氧氮化形成。3.jp2019091041a公开了一种制造绝缘栅结构的方法，其包括以下步骤：通过热氧化在sic层上形成氧化硅膜；氧化硅膜的氧氮化，使得在sic层和氧化硅膜之间形成氮偏析的区域；以及氧化硅膜的氮等离子体处理以对氧化硅膜表面进行氮化处理。4.jp2010067917a公开了一种制造绝缘栅结构的方法，其包括以下步骤：在sic外延层上形成si薄膜；将氮原子注入si薄膜中；在si薄膜上沉积sio2膜并在1000和1300摄氏度之间的温度下在氮氧化物气体中进行退火以氧氮化sic外延层。5.us2015/187882a1公开了一种制造绝缘栅结构的方法，其包括：在sic衬底上沉积晶体或非晶硅(si)以形成第一半导体层；在氮气氛下进行热处理以在衬底10和第一半导体层之间形成由sicn形成的第二半导体层；形成诸如sio2、sixn1-x和sion的硅化合物以形成第三半导体层；以及通过在氮气氛下热处理在第三半导体层和第一半导体层之间形成第四半导体层。6.fr288399a1公开了一种在sic上形成氮化硅层的方法，其包括以下步骤：在sic衬底上形成si层；在真空室中将sic衬底和si层暴露于no分子；并在800至1000℃的温度下对该结构进行退火。7.功率半导体器件被用作控制通过各种电子系统的电流流量的开关。许多这些已知的功率半导体器件利用金属-绝缘体-半导体(mis)结构。包括mis结构的器件例如是设计用于处理大功率电平的功率mis场效应晶体管(misfet—金属绝缘体半导体场效应晶体管)或绝缘栅双极晶体管(igbt)。功率misfet可用于各种不同配置，最常见的配置是竖直功率misfet、横向功率misfet、三栅misfet和全环栅misfet。尽管硅(si)是用于功率半导体器件的最常见和最容易理解的半导体材料，但是与常用的硅(si)相比，碳化硅(sic)为高压功率半导体提供了许多有吸引力的特性。示例性地，sic的高得多的击穿场强和高热导率允许产生远远优于相应的si器件的器件，并且能够达到其它无法达到的效率水平。sic misfet提供了优于常规si功率misfet的动态性能。另一方面，在sic和栅极绝缘层之间的界面处的阱以及在栅极绝缘层下面的sic材料的最初几纳米中的阱显著影响基于sic的misfet器件的行为。特别地，以上提及的阱修改了阈值电压，降低了亚阈值斜率的陡峭度，增加了关断状态下的泄漏，并降低了导通状态下的电流量。现有技术中的努力集中在避免在栅极绝缘层和下面沟道区的sic材料之间的界面处或其附近的这种阱。8.现有技术的sic功率mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)妥协了栅极电介质，该栅极电介质全部或至少部分由二氧化硅(sio2)组成。所有相关文献似乎普遍认为，尤其是电介质/sic界面必须由sio2形成，以确保合理的载流子迁移率，并且因此确保低的漏极-源极导通电阻rds，即使也采用了其它电介质(高k)。例如在us6246076b1、us7507629b2或us7727904b2中公开了在栅极绝缘层堆叠和sic衬底之间的界面处的包括sio2层的栅极绝缘层堆叠。然而，氧化边界层到sic半导体的迁移率通常相对较低，具有低于10cm/vs的值。尽管有一些出版物证明了50cm/vs至100cm/vs范围内的迁移率，以及很少一些在此之上，但它仍然是理论上可实现的一小部分。9.通常应用后氧化工艺，其中氮、磷、硼或其它特殊材料被带到氧化物界面。例如，us9984894b2公开了首先在sic上生长氧化物层，然后对氧化物层进行氮化，并且最后将铯离子扩散到氧化物层中。在us2012/0241767a1中，公开了通过向栅极绝缘层中掺杂或添加磷来减少二氧化硅栅极绝缘层和sic之间的界面处的界面缺陷，以提高mosfet器件的沟道迁移率。然而，这些杂质极大地减少了栅极电介质的寿命，并且在所有可设想的情况下，进一步导致不可控的阈值电压vth偏移、移动离子和可靠性问题。10.在masato noborio等人的现有技术文献“4h-sic mis capacitors and misfets with deposited sinx/sio2 stack-gate structures”,ieee transactions on electron devices,vol.55no.8,8august 2008中，公开了一种制造如图2所示的堆叠栅mis结构1的方法。在图1中示出的该方法中，在第一步骤s10中提供4h-sic衬底20，在第二步骤s20中通过等离子体增强化学气相沉积(pecvd)由硅烷(sih4)和氨(nh3)在衬底20上沉积氮化硅(sinx)层，并且然后在第三步骤s30中通过pecvd由sih4和氧化氮(n2o)在sinx层上沉积二氧化硅(sio2)层。在第四步骤s40中，首先在n2o和10％氮(n2)的气氛中对所得到的层堆叠进行退火，并且最后在第五步骤s50中在n2气氛中进行退火。所得到的叠栅mis结构1包括衬底20和衬底20上的绝缘层10。如图2所示，绝缘层10从衬底开始依次包括sinx层12、sioxny层13和sio2层14。最后，在第六步骤s60中，在绝缘层10上形成栅电极层15。通过二次离子质谱(sims)分析了绝缘层10中碳的浓度随距绝缘层10和衬底20之间的界面25的距离的变化，并且结果如图3所示。从图3可以看出，整个绝缘层10中的碳浓度相对较高。显然，碳来自4h-sic衬底20。在这种结构中，靠近衬底20和绝缘层10之间的界面25的区域中的载流子迁移率显著低于通常在4h-sic体材料中测量的载流子迁移率。技术实现要素：11.鉴于上述内容，本发明的目的是提供一种绝缘栅结构、一种具有绝缘栅结构的宽带隙材料功率器件以及一种用于制造绝缘栅结构的方法，其可以克服在宽带隙材料(例如碳化硅(sic))和栅极绝缘层之间的界面处以及在栅极绝缘层下面的宽带隙材料(例如碳化硅(sic))的最初几个纳米中的阱的上述不利影响。12.本发明的目的通过根据权利要求1的绝缘栅结构、通过根据权利要求7的宽带隙材料功率器件以及通过根据权利要求8的用于制造绝缘栅结构的方法来实现。从属权利要求中规定了本发明的另外的改进。13.在示例性实施例中，绝缘栅结构包括：宽带隙材料层，包括第一导电类型的沟道区；栅极绝缘层，直接布置在沟道区上，该栅极绝缘层包括直接布置在沟道区上的第一氮化物层；以及导电栅电极层，在栅极绝缘层上，使得栅电极层通过栅极绝缘层与宽带隙材料层间隔开。在与宽带隙材料层和第一氮化物层之间的界面距离3nm的距离处，栅极绝缘层中的碳原子浓度小于1018个原子/cm-3。第一氮化物层包括化学计量的氮化硅层或氮化铝层或氮化硼层或氮化磷层。这些氮化物层在保护沟道区域免受碳损失方面特别有效。14.宽带隙材料示例性地可以是碳化硅(sic)、氧化镓(gao)、氮化镓(gan)或金刚石。15.靠近界面的区域中碳原子的浓度相对低意味着示例性碳化硅层没有碳亏损，从而导致这个区域中相对高的载流子迁移率。发明人发现，在现有技术的具有mis(金属-绝缘体-半导体)或mos(金属-氧化物-半导体)结构的碳化硅功率器件中，靠近碳化硅层和栅极绝缘层堆叠之间的界面的碳化硅层的沟道区域中的碳亏损是这个区域中载流子迁移率降低的原因，并且栅极绝缘层堆叠的氧化物内部的碳原子也由于氧化物和沟道中捕获的电荷的库仑散射而降低了迁移率。16.在示例性实施例中，第一氮化物层的厚度小于20nm或小于10nm或小于5nm。仅相对薄的第一氮化物层就足以保护下方的碳化硅层在栅极绝缘层堆叠的后续层的沉积期间免受碳流失到绝缘层中的影响。17.在示例性实施例中，栅极绝缘层包括第一氮化物层上的中间绝缘层，其中，中间绝缘层由与第一氮化物层的材料不同的材料制成。在该示例性实施例中，沟道区中的高载流子迁移率可以独立于用于优化栅极绝缘层的介电特性的中间绝缘层的介电材料而获得。18.在示例性实施例中，第二氮化物层布置在中间绝缘层上，使得中间绝缘层夹在第一氮化物层和第二氮化物层之间。第二氮化物层充当覆盖层，该覆盖层可以保护下方的中间绝缘层免受损坏和杂质的影响。第二氮化物层由此确保了中间绝缘层更高和更稳定的质量。19.在示例性实施例中，中间绝缘层包括高k电介质层或氧化硅层。20.在示例性实施例中，宽带隙材料层包括与沟道区相邻的源区和漏区，使得沟道区夹在源区和漏区之间，其中源区和漏区具有与第一导电类型不同的第二导电类型。21.一种用于制造绝缘栅结构的方法，包括以下步骤：22.(a)提供包括沟道区的碳化硅层；23.(b)至少通过以下两个步骤在沟道区上形成栅极绝缘层：直接在碳化硅层的沟道区上沉积预设层，以及在含氮气氛中氮化预设层以形成包含在栅极绝缘层中的第一氮化物层，其中，预设层包括硅、铝、硼和磷中的任意一种或其任意组合；以及24.(c)在栅极绝缘层上形成栅电极层。25.在该示例性实施例中，在不影响沟道区中的碳含量的情况下形成第一氮化物层。这意味着在形成第一氮化物层以避免在碳化硅层和第一氮化物层之间的界面处以及在与该界面相邻的沟道区中形成缺陷的步骤期间，在沟道区中没有发生碳损失，从而确保了沟道区中高的电子迁移率。26.在示例性实施例中，步骤(b)中的氮化期间的温度在800℃和1400℃之间的范围内或者在900℃和1350℃之间的范围内。该温度范围对于有效的氮化是最佳的，同时避免了沟道区中的碳损失。27.在示例性实施例中，预设层是非晶硅层。非晶硅层的氮化可以最有效地进行，同时所得到的氮化硅层具有保护沟道区免于碳损失的良好特性。28.在示例性实施例中，预设层具有小于15nm或小于7.5nm或小于3.75nm的厚度。利用预设实施例的该厚度，预设层的最有效的氮化是可能的，同时所得到的第一氮化物层可以保护沟道区在随后的方法步骤中免受碳损失的影响。29.在示例性实施例中，步骤(b)还包括在氮化的步骤之前在预设层上形成第二氮化物层或氧化硅层的步骤。出乎意料地，穿过第二氮化物层或氧化硅层的氮化也是有效的，同时预设层保护沟道区在形成第二氮化物层或氧化硅层的步骤中免于碳损失。示例性地，第二氮化硅层通过化学气相沉积(cvd)，诸如通过等离子体增强cvd(pecvd)，形成。30.在示例性实施例中，步骤(b)还包括在第一氮化物层上形成中间绝缘层的步骤。在该示例性实施例中，沟道区中高的载流子迁移率可以独立于用于优化栅极绝缘层的介电特性的中间绝缘层的介电材料而获得。另外，在该示例性实施例中，步骤(b)还可以包括在中间绝缘层上形成第二氮化物层的步骤，使得中间绝缘层夹在第一氮化物层和第二氮化物层之间。第二氮化物层充当覆盖层，该覆盖层可以保护下放的中间绝缘层免受损坏和杂质的影响。第二氮化物层由此确保了中间绝缘层更高和更稳定的质量。示例性地，中间绝缘层是氧化硅层或高k电介质层。附图说明31.下面将参照附图解释本发明的详细实施例，在附图中：32.图1示出了用于制造叠栅mis结构的已知方法的流程图；33.图2示出了已知的叠栅mis结构的结构；34.图3示出了图2中示出的结构的sims测量结果；35.图4a示出了根据第一实施例的绝缘栅结构的截面；36.图4b示出了根据第二实施例的绝缘栅结构的截面；37.图4c示出了根据第三实施例的绝缘栅结构的截面；38.图5a示出了根据示例性实施例的绝缘栅结构样品的sims测量结果；39.图5b示出了参考样品的sims测量结果；40.图6示出了根据示例性实施例的包括绝缘栅结构的碳化硅功率器件的截面；41.图7示出了示出用于制造根据第一实施例的绝缘栅结构的方法的流程图；42.图8示出了示出用于制造根据第二实施例的绝缘栅结构的方法的流程图；43.图9示出了示出用于制造根据第三实施例的绝缘栅结构的方法的流程图；44.图10示出了示出图7中所示方法的修改的流程图；以及45.图11示出了示出图9中所示方法的修改的流程图。46.附图中使用的附图标记及其含义总结在附图标记的列表中。通常，在说明书通篇，相似的元件具有相同的附图标记。所描述的实施例旨在作为示例，并且不应限制本发明的范围。具体实施方式47.下面参照图4a描述根据第一实施例的绝缘栅结构101a。绝缘栅结构101a包括包含沟道区53的宽带隙材料层50、宽带隙材料层50上的栅极绝缘层100a和栅极绝缘层100a上的导电栅电极层200。宽带隙材料示例性地可以是碳化硅(sic)、氧化镓(gao)、氧化镓(gan)或金刚石。在实施例的示例的以下描述中，宽带隙材料是sic。然而，本发明不限于这种特定的宽带隙材料。碳化硅层50可以具有任何已知的多型体，诸如立方多型体3c-sic或任何六方多型体，例如2h-sic、4h-sic或6h-sic。栅极绝缘层100a至少包括第一氮化物层102，并且直接布置在沟道区53上。第一氮化物层102包括氮化硅(诸如化学计量si3n4)层或氮化铝(aln)层或氮化硼(bn)层或氮化磷(pn)层。第一氮化物层102也可以包括硅、铝、磷和硼中的两中或多种的组合。栅电极层200通过栅极绝缘层100a与碳化硅层50间隔开，并且可以包括任何导电材料，诸如掺杂多晶硅或金属材料。栅极绝缘层100a中与碳化硅层50和第一氮化物层102之间的界面501距离3nm的距离处的碳原子浓度小于1018个原子/cm-3。与在碳化硅上具有栅极绝缘层的已知绝缘栅结构相比，栅极绝缘层100a在碳化硅层50和栅极绝缘层100a之间的界面501附近具有相对低的碳浓度，这导致沟道区53中高的载流子迁移率。48.在图4b中，示出了根据第二实施例的绝缘栅结构101b。在下文中，主要描述与第一实施例的不同之处，而关于所有其它特征，参考第一实施例的描述。绝缘栅结构101b与根据第一实施例的绝缘栅结构101a的不同之处在于，栅极绝缘层100b具有两层结构，该两层结构包括直接在碳化硅层50的沟道区53上的第一氮化物层102和在第一氮化物层102上的中间绝缘层104。中间绝缘层104可以包括与第一氮化物层102的绝缘材料不同的任何绝缘材料。示例性地，中间绝缘层包括诸如二氧化硅(sio2)的氧化物或诸如氧化铝(al2o3)、氧化铪(hfo2)或氧化钛(tio2)的高k介电材料。在说明书通篇，高k介电材料被定义为具有比si3n4的介电常数(其约为7.2)高的介电常数的任何介电材料。49.第一氮化物层102的厚度d1示例性地小于20nm或小于10nm或小于5nm。示例性地，第一氮化物层102的厚度d1至少为3nm。50.如在第一实施例中，栅极绝缘层100b中与碳化硅层50和第一氮化物层102之间的界面501距离3nm的距离处的碳原子浓度小于1018个原子/cm-3或小于5×1016个原子/cm-3或小于1015个原子/cm-3。与在碳化硅上具有栅极绝缘层的已知绝缘栅结构相比，栅极绝缘层100b靠近碳化硅层50和栅极绝缘层100a之间的界面501具有相对较低的碳浓度，这与第一实施例中一样会导致沟道区53中高的载流子迁移率。51.在图4c中，示出了根据第三实施例的绝缘栅结构101c。在下文中，主要描述与第二实施例的不同之处，而关于所有其它特征，参考第二实施例的描述。绝缘栅结构101c与前述根据第二实施例的绝缘栅结构101b的不同之处在于，除了第一氮化物层102之外，它还包括中间绝缘层104上的第二氮化物层106，使得中间绝缘层104被夹在第一氮化物层102和第二氮化物层106之间。栅电极层200通过第二氮化物层106与中间绝缘层104间隔开。第二氮化物层106的厚度d2示例性地至少为3nm。第二氮化物层106可以有效地阻挡来自栅电极层200的任何杂质。示例性地，当栅电极层200包括高掺杂多晶硅时，第二氮化物层106有效地阻挡掺杂剂从栅电极层200的高掺杂多晶硅扩散到中间绝缘层104中。以这种方式，第二氮化物层通过防止栅极绝缘层100c由于扩散到中间绝缘层104中的杂质而劣化增加了器件的寿命，同时可以自由选择中间绝缘层104的材料以具有栅极绝缘层100c的期望的介电特性。如在第二实施例中，中间绝缘层104可以包括例如二氧化硅或高k介电材料。52.图5a示出了sims测量结果，其示出了根据第二实施例的特定样品的与沟道区53和栅极绝缘层100b之间的界面501相邻的区域中硅(si)原子、氧(o)原子和碳(c)原子的浓度。在这个特定示例中，第一氮化物层102是具有5nm的厚度d1的si3n4层，并且中间绝缘层104是sio2层。图5a中的曲线图示出了指示随位置(nm)变化的样品中的氧、硅和碳的浓度的强度值(任意单位)。图5a的曲线图中52nm的位置对应于碳化硅层50和栅极绝缘层100b的第一氮化物层102之间的界面。这意味着，52nm以上的位置对应于碳化硅层50内的位置，并且52nm以下的位置对应于栅极绝缘层100b内的位置。碳浓度信号(c信号)从碳化硅层50中相对高的值下降到中间绝缘层104中相对低的值发生在大约3nm内。53.作为比较，图5b示出了没有第一氮化物层102的比较参考样品的sims测量结果，即，在参考样品中sio2层直接形成在sic层上。在图5b中，51.5nm的位置对应于sic层和sio2层之间的界面的位置。51.5nm以下的位置是sio2层内的位置，并且51.5nm以上的位置是sic层内的位置。从图5b中可以清楚地看出，在参考样品的曲线图中，碳浓度从sic层中相对较高的值明显更慢地下降到sio2层中相对较低的值。54.图6以截面图示出了根据示例性实施例的碳化硅功率器件。根据示例性实施例的碳化硅功率器件是基于碳化硅的竖直功率misfet 1000，其包括碳化硅(sic)层50，该碳化硅层具有第一主侧58和与第一主侧58相对的第二主侧59。碳化硅层50包括：与第一主侧58相邻的n型源区54，其包括n型第一源区54a和n型第二源区54b；p型沟道区53，其包括p型第一沟道区53a和p型第二沟道区53b；以及n型漏区51。p型第一沟道区53a横向夹在n型第一源区54a和n型漏区51之间，并且p型第二沟道区53b横向夹在n型漏区51和n型第二源区54b之间。在sic层50的第二主侧59处，布置有高掺杂n+型漏极层52，在该高掺杂n+型漏极层上、第二主侧59上布置有漏电极层30。在漏极层52的与漏电极层30相对的一侧上布置有n型漂移层57。第一源区54a和第二源区54b与布置在第一主侧58上的源电极层32电接触。在第一主侧58上，还布置有直接在第一沟道区53a和第二沟道区53b上的栅极绝缘层100。栅电极层200形成在栅极绝缘层100上，以通过栅极绝缘层100与第一沟道区53a和第二沟道区53b间隔开。在竖直功率misfet 1000中，第一沟道区53a、栅极绝缘层100和栅电极层200形成呈第一绝缘栅结构形式的绝缘栅结构，并且第二沟道区53b、栅极绝缘层100和栅电极层200形成呈第二绝缘栅结构形式的绝缘栅结构。第一和第二绝缘栅结构分别根据第一、第二或第三实施例中的任何一个来结构化。因此，对于关于第一和第二绝缘栅结构的细节，可以参考上述根据第一至第三实施例的绝缘栅结构的讨论。55.在下文中，参照图7描述用于制造根据第一实施例的绝缘栅结构101a的方法。该方法包括提供包括第一导电类型的沟道区53的碳化硅层50的第一步骤s100。碳化硅层50可以具有现有的多型体中的任何一种，诸如立方多型体3c-sic、或六方多型体2h-sic、4h-sic或6h-sic中的任何一种。56.在第二步骤s200中，在沟道区53上直接形成预设层。预设层包括硅层或铝层或氮化硼层或磷层。示例性地，预设层可以是沉积在碳化硅层50上的非晶硅层。预设层的厚度示例性地小于15nm或小于7.5nm或小于3.75nm，并且示例性地至少为2nm。57.在第三步骤s300中，执行预设层的氮化以形成第一氮化物层。在预设层是硅层的情况下，第一氮化物层是诸如化学计量si3n4的氮化硅层，在预设层是铝层的情况下，第一氮化物层是氮化铝(aln)层，在预设层是硼层的情况下，第一氮化物层是氮化硼(bn)层，并且在预设层是磷层的情况下，第一氮化物层是氮化磷(pn)层。所得到的第一氮化物层的厚度示例性地小于20nm、小于10nm或小于5nm。第三步骤s300中的氮化示例性地在含氮气氛中(诸如在n2中)在800℃和1400℃之间的范围内或900℃和1350℃之间的范围内的温度下进行。可选地，氮化可以在含氮气氛中在200℃和500℃之间的温度下通过等离子体辅助工艺执行。在该等离子体辅助工艺之后，可以在含氮气氛中在800℃和1400℃之间的范围内或900℃和1350℃之间的范围内的更高的温度下进行退火。58.形成第一氮化物层102的两步工艺(包括形成预设层的第二步骤s200和随后的氮化的第三步骤s300)确保了不与碳化硅层50发生反应，并且没有或只有非常少的来自碳化硅层50的碳结合到栅极绝缘层100a中。如发明人所发现的，其中没有或只有很少的来自碳化硅层50的碳被结合到栅极绝缘层中的这种工艺会导致沟道区中相对高的载流子迁移率。59.在第四步骤s400中，通过诸如化学气相沉积(cvd)或等离子体增强cvd(pecvd)的沉积工艺在第一氮化物层102上形成第二氮化物层106。第二氮化物层106可以包括与第一氮化物层102相同的氮化物材料。在第二氮化物层106是氮化硅层的情况下，它可以例如通过pecvd由sih4和nh3形成。60.在第五步骤s500中，将所得到的包括第一氮化物层102和第二氮化物层106的层堆叠在氮气(n2)中进行退火，以致密化第一和第二氮化物层，并修复第一和第二氮化物层中的缺陷。61.最后，在第六步骤s700中，在第二氮化物层106上形成栅电极层15，以获得例如如图1所示的绝缘栅结构。在第一氮化物层102和第二氮化物层106包含相同的氮化物材料的情况下，所得到的栅极绝缘层100a仅包含一个单独的连续的氮化物层，而如果第一氮化物层102和第二氮化物层106包含不同的氮化物材料，则所得到的栅极绝缘层100a具有包括两个不同的氮化物层的两层结构，类似于图4b中示出的栅极绝缘层100b。62.如以上所讨论的那样，所得到的绝缘栅结构101a在沟道区50中表现出高载流子迁移率。63.图8示出了示出用于制造根据第二实施例的绝缘栅结构101b的方法的流程图。由于与前面讨论的方法有许多相似之处，因此只说明与以上参考图7讨论的方法的不同之处。图8的方法与图7的方法的不同之处在于，在第一氮化物层102上没有形成第二氮化物层，而是在第四方法步骤400’中在第一氮化物层102上形成中间绝缘层104，其中中间绝缘层104可以包括与第一氮化物层102不同的任何绝缘材料。示例性地，中间绝缘层104可以包括sio2层或高k电介质层或与第一氮化物层102的氮化物材料不同的氮化物材料的氮化物层。用于形成sio2层或高k电介质层或氮化物层(不同于第一氮化物层102)的工艺对于本领域技术人员来说是已知的。64.图9示出了示出用于制造根据第三实施例的绝缘栅结构101c的方法的流程图。由于与前面讨论的方法有许多相似之处，因此只说明与以上参考图8讨论的方法的不同之处。图9的方法与图8的方法的不同之处在于，它还包括在n2中退火的步骤s500之后以及在栅极绝缘层100c上形成栅电极层200的步骤s700之前执行的步骤s600。在步骤s600中，在中间绝缘层102上形成第二氮化物层106。用于形成第二氮化物层106的工艺不限于任何特定的工艺，并且可以通过例如技术人员已知的工艺来形成。第二氮化物层106的厚度d2可以示例性地至少为3nm。如以上参考图4c所讨论的那样，第二氮化物层106防止杂质结合到中间绝缘层104和第一氮化物层102中以及对它们产生损坏。示例性地，如果在步骤s700中形成的栅电极层200由高掺杂多晶硅形成，则第二氮化物层106可以阻止掺杂剂从栅电极层200结合到栅极绝缘层100c的第一氮化物层102以及中间绝缘层104中。65.图10示出了示出图7中所示方法的修改的流程图。由于与以上参照图7讨论的方法有许多相似之处，因此以下只说明不同之处。图10的方法与图7的方法的不同之处仅在于，在预设层的氮化步骤s300’之前执行形成第二氮化物层106的步骤s250。这意味着在预设层上形成第二氮化物层，并且仅在预设层上形成第二氮化物层之后在步骤s300’中执行预设层的氮化。发明人发现，预设层的氮化出乎意料地可以穿过预设层上的第二氮化物层执行。这种方法可以最有效地防止碳从碳化硅层50结合到栅极绝缘层100a中，并且可以实现沟道区中高的载流子迁移率。可选地，如图10所示，可以在氮化预设层的步骤s300’之前在步骤s250中在第一绝缘层上形成氧化硅层(参见步骤s250)。66.图11示出了示出图9中所示方法的修改的流程图。由于与以上参照图9讨论的方法有许多相似之处，因此以下只说明不同之处。图11的方法与图9的方法的不同之处仅在于，它在碳化硅层50上形成预设层的步骤s200之前包括在n2中对碳化硅层50进行退火的附加步骤150。67.在示例性实施例中，用于制造碳化硅功率器件的方法可以包括用于形成绝缘栅结构的方法的上述示例性实施例中的任何一个。在碳化硅功率器件是如图6所示的misfet或者包括misfet的碳化硅功率器件的情况下，在步骤s100中提供的碳化硅层50可以包括第一导电类型源区54a、54b和与第二导电类型沟道区53a、53b相邻的第一导电类型漏区51，使得沟道区53a、53b夹在源区54a、54b和漏区51之间，其中第一导电类型不同于第二导电类型。68.在上述实施例中，碳化硅功率器件被描述为竖直功率misfet。然而，本发明构思也可以应用于包括绝缘栅结构的任何其它sic功率器件，诸如应用于横向功率misfet、全环栅misfet、三栅misfet或绝缘栅双极晶闸管(igbt)。69.对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不背离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，上述实施例的修改是可能的。70.在形成预设层的步骤之前，在n2中对碳化硅层50进行退火的附加方法步骤s150仅作为图9的方法的修改来讨论。然而，附加步骤s150也可以针对用于制造绝缘栅结构的其它描述的方法中的任何一个来执行。71.在所有上述实施例中，导电类型可以互换，即在任何实施例中，所有n型区可以是p型，并且所有p型区可以是n型。72.应注意，术语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除复数。还可以组合结合不同实施例描述的元件。73.附图标记列表[0074]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ叠栅mis结构[0075]10ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ绝缘层[0076]12ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀsinx层[0077]13ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀsioxny层[0078]14ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀsio2层[0079]15ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ栅电极层[0080]20ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ衬底[0081]25ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ界面[0082]30ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ漏电极[0083]32ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ源电极[0084]50ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ宽带隙材料层[0085]51ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ漏区[0086]52ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ缓冲层[0087]53、53a、53bꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ沟道区[0088]54a、54bꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ源区[0089]57ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ漂移层[0090]58ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ第一主侧[0091]59ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ第二主侧[0092]100、100a、100b、100cꢀꢀꢀꢀꢀ栅极绝缘层[0093]101a、101b、101cꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ绝缘栅结构[0094]102ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ第一氮化物层[0095]104ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ中间绝缘层[0096]106ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ第二氮化物层[0097]200ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ栅电极层[0098]501ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ界面[0099]1000ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ竖直功率misfet[0100]d1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ(第一氮化物层102的)厚度[0101]d2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ(第二氮化物层104的)厚度









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