一种碳化硅MOSFET的沟道倾斜注入制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳化硅MOSFET的倾斜注入沟道制备方法，制备方法包括：(a)在第一导电类型碳化硅衬底上生长第一导电类型的碳化硅外延层；(b)在第一导电类型的碳化硅外延层中分别注入第二导电类型体区、第二导电类型基区和第一导电类型源区、电流加强注入区，其中注入第二导电类型基区时采用倾斜注入方法，注入后进行高温退火激活；(c)在第一导电类型的碳化硅外延层上方生长栅氧化层，并制作栅极；(d)在所述第一导电类型的碳化硅外延层上方淀积隔离介质，在接触源区处开口，并蒸发欧姆接触金属和源极加厚金属形成源极；(e)在晶圆正面淀积钝化层，并刻蚀开孔露出金属电极；(f)在所述第一导电类型碳化硅衬底下方蒸发金属制作漏极。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅MOSFET的沟道倾斜注入制备方法
本专利技术属于半导体
，具体涉及一种碳化硅MOSFET的沟道倾斜注入制备方法。
技术介绍
碳化硅(SiC)是目前发展最快的宽禁带功率半导体材料，使用碳化硅材料制作的MOS场效应晶体管功率器件比Si器件能够承受更高的电压和更快的开关速度。但碳化硅MOS制作工艺复杂，制作周期长，特备是沟道的制备复杂度高，大大限制了SiC器件的应用。传统碳化硅制造形成沟道时采用垂直注入，与硅材料中斜注入原理不同的是，注入离子在碳化硅中几乎没有扩散现象，即使经过高温退火工艺也不会像在硅材料中扩散。这使得垂直注入的沟道非常窄，很容易耗尽，使得阈值电压降低。因此，现有技术采用两种沟道定义方法：第一种方法在第二导电类型基区注入后，保留掩蔽层各向同性生长多晶硅，之后各向异性刻蚀，形成新的掩蔽层后再注入第一导电类型源区。这种方法的好处在于也可以使用一张光刻板定义沟道，但是需要两次精准垂直刻蚀掩蔽层，增加了工艺难度。第二种方法是使用poly作为第二导电类型基区的掩蔽层，注入之后氧化poly，使得poly氧化膨胀形成第二层掩蔽层。这种方法可以使用一张光刻板定义沟道，但是poly氧化时间长，通常需要十几小时，氧化后的形貌也不容易控制。
技术实现思路
鉴于以上存在的技术问题，本专利技术用于提供一种碳化硅MOSFET的倾斜注入沟道制备方法，在确保MOS性能的情况下，采用自对准和倾斜注入工艺减少器件制备中所需的光刻数目，降低器件成本和制备难度。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：一种碳化硅MOSFET的倾斜注入沟道制备方法，该碳化硅MOSFET器件包括多个元胞，每个元胞包括第一导电类型碳化硅衬底、第一导电类型的碳化硅外延层、两个源极、一个栅极、一个栅氧化层、漏极和隔离介质，制备方法包括：(a)在第一导电类型碳化硅衬底上生长第一导电类型的碳化硅外延层；(b)在所述第一导电类型的碳化硅外延层中分别注入第二导电类型体区、第二导电类型基区和第一导电类型源区、电流加强注入区，其中注入第二导电类型基区时采用倾斜注入方法，注入后进行高温退火激活；(c)在所述第一导电类型的碳化硅外延层上方生长栅氧化层，并制作栅极；(d)在所述第一导电类型的碳化硅外延层上方淀积隔离介质，在接触源区处开口，并蒸发欧姆接触金属和源极加厚金属形成源极；(e)在晶圆正面淀积钝化层，并刻蚀开孔露出金属电极；(f)在所述第一导电类型碳化硅衬底下方蒸发金属制作漏极。优选地，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。优选地，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型。优选地，所述步骤(a)中的第一导电类型的碳化硅外延层厚度为5～250um，掺杂浓度为1×1015cm-3-3×1016cm-3。优选地，所述步骤(b)中，在注入第二导电类型基区和第一导电类型源区时，采用自对准方式使用同一层注入掩蔽层。优选地，所述掩蔽层材料包括二氧化硅、金属和光刻胶中的至少一种材料。优选地，所述步骤(b)中的第二导电类型基区倾斜注入时，离子束和晶圆片的夹角为0～90℃，掺杂浓度为1×1016cm-3-1×1018cm-3，斜注入次数至少一次，斜注入后第二导电类型基区在上表面靠近掩蔽层端形成圆弧型注入形貌。优选地，所述步骤(b)中的第一导电类型源区的采用倾斜注入时，离子束和晶圆片法向方向的夹角为0～60℃，掺杂浓度为1×1017cm-3-1×1020cm-3，注入次数至少一次，第一导电类型源区和第二导电类型基区004的注入能量和注入倾斜角不同，第二导电类型基区和第一导电类型源区形成沟道。优选地，所述步骤(d)和(f)中的电极层由Ti、Ni、Mo、Pt、Si、Ge、Al、TiN、W、TiW、Au之中的至少一种组成。采用本专利技术具有如下的有益效果：在注入第二导电类型基区和第一导电类型源区时，采用自对准方式使用同一层注入掩蔽层，缩短了期间的制作周期；通过使用斜注入，第二导电类型基区在上表面靠近掩蔽层端形成圆弧型注入形貌，第二导电类型基区和第一导电类型源区形成沟道，形成的沟道可以通过调节注入倾角调节沟道的宽度，从而易于得到更短的沟道，缩小元胞尺寸，从而进一步减小导通电阻。附图说明图1为本专利技术实施例的碳化硅MOS器件的沟道倾斜注入制备方法的步骤流程图；图2为本专利技术实施例的碳化硅MOS器件的沟道倾斜注入制备方法中元胞结构示意图1；图3为本专利技术实施例的碳化硅MOS器件的沟道倾斜注入制备方法中元胞结构示意图2；图4为本专利技术实施例的碳化硅MOS器件的沟道倾斜注入制备方法中元胞结构示意图3；图5为本专利技术实施例的碳化硅MOS器件的沟道倾斜注入制备方法中元胞结构示意图4；图6为本专利技术实施例的碳化硅MOS器件的沟道倾斜注入制备方法中元胞结构示意图5。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1所示为本专利技术实施例提供的一种碳化硅MOSFET器件的沟道倾斜注入制备方法的步骤流程图，该碳化硅MOSFET器件包括多个元胞，每个元胞包括第一导电类型碳化硅衬底001、第一导电类型的碳化硅外延层002、两个源极010、一个栅极008、一个栅氧化层007、漏极003和隔离介质009，制备方法包括：(a)参见图2，在第一导电类型碳化硅衬底001上生长第一导电类型的碳化硅外延层002。具体应用实例中，当第一导电类型为N型时，第二导电类型为P型。当第一导电类型为P型时，第二导电类型为N型。第一导电类型的碳化硅外延层002厚度为5～250um，掺杂浓度为1×1015cm-3-3×1016cm-3。(b)继续参见图2，在第一导电类型的碳化硅外延层002中分别注入第二导电类型体区005、第二导电类型基区004和第一导电类型源区006、电流加强注入区011，其中注入第二导电类型基区004时采用倾斜注入方法，注入后进行高温退火激活。具体应用实例中，在注入第二导电类型基区004和第一导电类型源区006时，采用自对准方式使用同一层注入掩蔽层。掩蔽层材料包括二氧化硅、金属和光刻胶中的至少一种材料。参见图3，第二导电类型基区004倾斜注入时，离子束和晶圆片的夹角为0～90℃，掺杂浓度为1×1016cm-3-1×1018cm-3，斜注入次数至少一次，斜注入后第二导电类型基区004在上表面靠近掩蔽层端形成圆弧型注入形貌。参见图4，第一导电类型源区006采用倾斜注入时，离子束和晶圆片法向方向的夹角θ为0～60℃，掺杂浓度为1×1017cm-3-1×1020cm-3，注入次数至少一次，第一导电类型源区006和第二导电类型基区004的注入能量和注本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅MOSFET的倾斜注入沟道制备方法，其特征在于，该碳化硅MOSFET器件包括多个元胞，每个元胞包括第一导电类型碳化硅衬底(001)、第一导电类型的碳化硅外延层(002)、两个源极(010)、一个栅极(008)、一个栅氧化层(007)、漏极(003)和隔离介质(009)，制备方法包括：/n(a)在第一导电类型碳化硅衬底(001)上生长第一导电类型的碳化硅外延层(002)；/n(b)在所述第一导电类型的碳化硅外延层(002)中分别注入第二导电类型体区(005)、第二导电类型基区(004)和第一导电类型源区(006)、电流加强注入区(011)，其中注入第二导电类型基区(004)时采用倾斜注入方法，注入后进行高温退火激活；/n(c)在所述第一导电类型的碳化硅外延层上方生长栅氧化层(007)，并制作栅极(008)；/n(d)在所述第一导电类型的碳化硅外延层(002)上方淀积隔离介质(009)，在接触源区处开口，并蒸发欧姆接触金属和源极加厚金属形成源极(010)；/n(e)在晶圆正面淀积钝化层，并刻蚀开孔露出金属电极；/n(f)在所述第一导电类型碳化硅衬底(001)下方蒸发金属制作漏极(003)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅MOSFET的倾斜注入沟道制备方法，其特征在于，该碳化硅MOSFET器件包括多个元胞，每个元胞包括第一导电类型碳化硅衬底(001)、第一导电类型的碳化硅外延层(002)、两个源极(010)、一个栅极(008)、一个栅氧化层(007)、漏极(003)和隔离介质(009)，制备方法包括：
(a)在第一导电类型碳化硅衬底(001)上生长第一导电类型的碳化硅外延层(002)；
(b)在所述第一导电类型的碳化硅外延层(002)中分别注入第二导电类型体区(005)、第二导电类型基区(004)和第一导电类型源区(006)、电流加强注入区(011)，其中注入第二导电类型基区(004)时采用倾斜注入方法，注入后进行高温退火激活；
(c)在所述第一导电类型的碳化硅外延层上方生长栅氧化层(007)，并制作栅极(008)；
(d)在所述第一导电类型的碳化硅外延层(002)上方淀积隔离介质(009)，在接触源区处开口，并蒸发欧姆接触金属和源极加厚金属形成源极(010)；
(e)在晶圆正面淀积钝化层，并刻蚀开孔露出金属电极；
(f)在所述第一导电类型碳化硅衬底(001)下方蒸发金属制作漏极(003)。


2.如权利要求1所述的碳化硅MOSFET的倾斜注入沟道制备方法，其特征在于，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。


3.如权利要求1所述的碳化硅MOSFET的倾斜注入沟道制备方法，其特征在于，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型。


4.如权利要求1至3任一所述的碳化硅MOS的倾斜注入沟道制备方法，其特征在于，所述步骤(a...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈欣璐，黄兴，陈然，
申请(专利权)人：派恩杰半导体杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33