Delta溝道摻雜SiC垂直功率MOS器件制作方法
【專利說(shuō)明】De I ta溝道摻雜S i C垂直功率MOS器件制作方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種Delta溝道摻雜SiC垂直功率MOS器件的制作方法。以減小SiC垂直功率MOS器件的閾值電壓，提高溝道有效迀移率，從而改善功率M0S器件的導(dǎo)通特性。
【背景技術(shù)】
[0003]SiC具有獨(dú)特的物理、化學(xué)及電學(xué)特性，是在高溫、高頻、大功率及抗輻射等極端應(yīng)用領(lǐng)域極具發(fā)展?jié)摿Φ陌雽?dǎo)體材料。SiC功率MOSFET的導(dǎo)通特性的改善以及瞬態(tài)特性的改善一直是功率器件的難點(diǎn)。雖然目前國(guó)內(nèi)外眾多研究組通過(guò)改善器件提結(jié)構(gòu)以及表面結(jié)構(gòu)以期望改善器件的導(dǎo)通特性，如在器件表面形成多子積累區(qū)，還有UM0S結(jié)構(gòu)等等，但是由于表面多子區(qū)域的形成，很多器件是常開狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述工藝以及結(jié)構(gòu)的不足，提出一種Delta溝道摻雜SiC的垂直功率M0S器件的制作方法，采用溝道進(jìn)行Delta分層摻雜以改善SiC MISFET器件在高溫、大功率應(yīng)用時(shí)的可靠性，同時(shí)使器件保持在normal ly-ο??狀態(tài)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種Delta溝道摻雜SiC垂直功率M0S器件制作方法，其特征在于，該制作方法包括以下步驟:
A1、基片表面清洗:對(duì)N-/N+型SiC外延片的表面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)濕法工藝清洗；
A2、Delta溝道摻雜層的形成:在外延片表面形成Delta溝道摻雜層；
A3、P-base區(qū)的形成:在表面已經(jīng)形成Delta溝道摻雜層的N-/N+型SiC外延片表面涂光刻膠，刻出P-base區(qū)高溫離子注入?yún)^(qū)域，然后進(jìn)行P-base區(qū)高溫A1離子注入；
A4、N+源區(qū)域高溫離子注入:在進(jìn)行過(guò)P-base區(qū)域A1高溫離子注入之后，刻出N+摻雜源區(qū)，然后進(jìn)行N+源區(qū)高溫N離子注入；
A5、P+接觸區(qū)高溫離子注入:在進(jìn)行了 N+源區(qū)高溫離子注入后的N-/N+型SiC外延片表面刻出P+摻雜區(qū)域窗口，然后進(jìn)行P+高溫離子注入；
A6、表面碳保護(hù)膜的形成:在進(jìn)行了 N型摻雜高溫A1離子注入之后，在N-/N+型SiC外延片表面形成碳保護(hù)膜；
A7、高溫離子注入激活:對(duì)已經(jīng)形成碳保護(hù)膜進(jìn)行1600°C高溫離子注入退火；
A8、表面碳膜的去除:對(duì)進(jìn)行過(guò)高溫離子注入退火之后的SiC外延片進(jìn)行表面碳膜的去除:
A9、柵介質(zhì)層生長(zhǎng)和柵氧圖形的形成:將去除了表面碳膜的SiC外延片進(jìn)行大面積HF酸清洗，然后進(jìn)行Si02柵介質(zhì)層的生長(zhǎng)和圖形刻蝕；
A10、底部漏電極的形成:對(duì)進(jìn)行了 Si02柵介質(zhì)層的SiC外延片進(jìn)行底部漏電極的生長(zhǎng)； All、源區(qū)電極的形成:在進(jìn)行完底部漏電極的生長(zhǎng)之后，在SiC外延片表面涂剝離膠、光刻膠、刻出源接觸孔，進(jìn)行源金屬淀積，并剝離形成源圖形；
A12、源漏電極退火:對(duì)淀積完源漏電極的整個(gè)器件進(jìn)行源漏電極退火；
A13、柵電極的形成:對(duì)進(jìn)行了源漏電極退火的SiC外延片進(jìn)行柵電極的形成；
A14、柵、源互連電極的形成:對(duì)形成柵電極的SiC外延片表面涂剝離膠、光刻膠、利用接觸版光刻出柵、源接觸孔，進(jìn)行柵、源互連金屬淀積，并剝離形成柵、源互連圖形。
[0006]所述的步驟A2的具體工藝步驟為:
A21、將表面被清洗過(guò)的N-/N+型SiC外延片放入CVD外延爐當(dāng)中，首先大面淀積濃度為2X 1014cm—3厚度為45nm的第一 SiC層；
A22、在淀積了第一 SiC層上淀積出厚度為5nm摻氮濃度為2X1018cm—3的第二 SiC層；
A23、在淀積了第二 SiC層上淀積出厚度為45nm的濃度為2X1014cm—3的第三SiC層；
A24、在淀積了第三SiC層上淀積出厚度為5nm摻氮濃度為2X1018cm—3的第四SiC層；
A25、在淀積了第四SiC層上淀積出厚度為45nm的濃度為2X1014cm—3的第五SiC層；
所述的步驟A3的具體工藝步驟為:
A31、在表面已經(jīng)形成Delta溝道摻雜層的N-/N+型SiC外延片表面大面積淀積一層A1，厚度為2um作為高溫離子注入的掩膜；
A32、在表面已經(jīng)淀積了 A1膜的N-/N+型SiC外延片表面涂光刻膠，刻出P-base區(qū)高溫離子注入?yún)^(qū)域；
A33、在已經(jīng)光刻出P-base區(qū)域的N-/N+型SiC外延片表面淀積50nm的Si02層；
A34、將進(jìn)行了 Si02淀積的SiC外延片放入高溫離子注入機(jī)，在400°C下分四次進(jìn)行高溫A1離子注入，四次高溫A1離子注入的劑量和能量依次為:4.9X1012cm—2/100K，7.5X1012cm—2/200Κ ,9.8X 1012cm—2/350K，2 X 1012cm—2/550K ；
A35、對(duì)進(jìn)行了高溫離子注入后的SiC外延片在HF溶液中清洗，去除表面的Si02阻擋層以及A1掩膜層。
[0007]所述的步驟A4的具體工藝步驟為:
A41、在去除了表面Si02阻擋層和A1掩膜層的SiC外延片表面淀積淀積一層A1，厚度為2um作為高溫源N離子注入的掩膜；
A42、在淀積了 A1掩膜的SiC外延片表面涂光刻膠、甩膠，光刻出高溫源N離子注入?yún)^(qū)；A43、在已經(jīng)淀積了 A1掩膜的SiC外延片表面淀積一層50nm的Si02層作為高溫源N離子注入的阻擋層；
A44、將進(jìn)行了 Si02淀積的SiC外延片放入高溫離子注入機(jī)，在400°C下分四次進(jìn)行高溫高溫N離子注入，四次高溫高溫N離子注入的劑量和能量依次為:5 X 1014cm—2/30K，6.0 X 1014cm—2/60K，8 X 1014cm—2/120Κ，1.5 X 1015cm—2/190K ；
A45、對(duì)進(jìn)行了高溫N離子注入后的SiC外延片在HF酸溶液當(dāng)中清洗，去除表面的Si02阻擋層以及A1掩膜層。
[0008]所述的步驟A5的具體工藝步驟為:
A51、在去除了表面Si02阻擋層和A1掩膜層的SiC外延片表面淀積淀積一層厚度為2um的A1，作為高溫A1離子注入的掩膜；
A52、在淀積了 A1掩膜的SiC外延片表面涂光刻膠、甩膠，光刻出高溫A1離子注入?yún)^(qū)窗 P；
A53、在已經(jīng)淀積了 A1掩膜的SiC外延片表面淀積一層50nm的Si02層作為高溫A1離子注入的阻擋層；
A54、將進(jìn)行了 Si02淀積的SiC外延片放入高溫離子注入機(jī)，在400°C下分四次進(jìn)行高溫A1離子注入，四次高溫A1離子注入的劑量和能量依次為:2 X 1014cm—2/30K，3.Ο X 1014cm—2/80K，5X 1014cm—2/150Κ，1.0 X 1015cm—2/260Κ;
Α55、對(duì)進(jìn)行了高溫Α1離子注入后的SiC外延片在HF酸溶液當(dāng)中清洗，去除表面的Si02阻擋層和A1阻擋層。
[0009]所述的步驟A6的具體工藝步驟為:
A61、在除掉表面Si02阻擋層和A1阻擋層的SiC外延片表面涂光刻膠、甩膠，放入烤箱中90°C下前烘1分鐘；
A62、將進(jìn)行前烘過(guò)的SiC外延片放入高溫退火爐中，在600°C下保持30分鐘，對(duì)光刻膠進(jìn)行碳化，在SiC外延片表面形成碳膜；
A6 3、對(duì)進(jìn)行過(guò)碳化的S i C外延片降溫。
[0010]所述的步驟A7的具體工藝步驟為:
A71、將碳化的SiC外延片置于高溫退火爐中，將有碳膜的一面朝下，抽真空到10—7Torr，充Ar氣，逐步升溫到1600°C，在1600°C停留30分鐘，進(jìn)行高溫離子注入退火；
A72、待高溫退火爐降溫至常溫時(shí)，將SiC外延片從高溫退火爐中拿出。
[0011 ]所述的步驟A8的具體工藝步驟為:
A81、將高溫退火的SiC外延片放入RIE反應(yīng)室中，帶有碳膜的一面朝上，關(guān)上反應(yīng)室閥門，打開N2閥門到1/4，通N260秒，然后關(guān)掉氮?dú)忾y門；
A82、對(duì)帶有碳膜的SiC外延片進(jìn)行了 60秒的他沖洗之后，打開油栗，等到油栗的聲音變大并且變得穩(wěn)定的時(shí)候完全打開油栗閥門，等到栗穩(wěn)定20-30分鐘；
A83、打開氧氣閥門，直到腔室里面的壓力達(dá)到9-12mT;
A84、打開冷卻系統(tǒng)，調(diào)節(jié)氧氣流量到47 seem；
A85、打開射頻網(wǎng)絡(luò)適配器，計(jì)時(shí)90分鐘去掉SiC外延片表面的碳膜；
A86、關(guān)掉網(wǎng)絡(luò)適配器電源，關(guān)掉02;
A87、將系統(tǒng)降壓到常壓，關(guān)掉冷卻系統(tǒng)，對(duì)RIE反應(yīng)室里面充N2直到反應(yīng)室門可以打開，取出SiC外延片。
[0012]所述的步驟A9的具體工藝步驟為:
A91、對(duì)去除了表面碳膜的SiC外延片進(jìn)行HF酸清洗；
A92、將進(jìn)行進(jìn)行過(guò)HF酸清洗SiC外延片放入高溫氧化爐中加溫，1180°C時(shí)，通入純氧氣，在干氧條件下氧化SiC外延片正面10小時(shí)，生成厚度為50nm的Si02氧化膜；
A93、對(duì)生長(zhǎng)的氧化膜進(jìn)行氮化:對(duì)生長(zhǎng)的Si02氧化膜進(jìn)行1175°C下2小時(shí)的NO退火； 所述的步驟A10的具體工藝步驟為:
A101、把已經(jīng)形成Si02柵介質(zhì)層的SiC外延片放入電子束蒸發(fā)室中；
A102、在SiC外延片背面上蒸發(fā)厚度為20nm/240nm的Ni/Au作為漏接觸金屬。
[0013]所述的步驟All的具體工藝步驟為:
A111、在進(jìn)行了漏襯底電極制作的SiC外延片正面涂剝離膠、光刻膠，光刻，清洗光刻膠、剝離膠，露出有效源電極接觸區(qū)域；
A112、SiC外延片放入電子束蒸發(fā)室中；
A113、在SiC外延片正面蒸發(fā)厚度為20nm/240nm的Ni/Au作為源接觸金屬；
A114、剝離形成源接觸金屬圖形。
[0014]所述的步驟A12的具體工藝步驟為: