本发明专利技术披露了一种离子注入掩模（１０）的制造方法，该方法包括以下步骤：在半导体基材（１１）的整个表面上形成作为保护膜的氧化物膜（１２）；在所述氧化物膜（１２）上形成金属薄膜（１３）；在所述金属薄膜（１３）上形成由离子阻止性金属构成的离子阻止层（１４）。所得的离子注入掩模（１０）可以用来形成较深的选择性导电区域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在用于在半导体基材上形成导电区域的离子注入方法中所使用的离子注入掩模、其制造方法、使用离子注入掩模的碳化硅半导体器件及其制造方法。
技术介绍
由于碳化硅(SiC)半导体与硅相比具有较大的带隙，因此它具有更高的耐电压性和更好的耐热性，并且预计当应用于功率器件时具有很大的潜力。由此图11和12分别显示了作为SiC功率器件的典型例的结型场效应晶体管100的截面图和俯视图。图12描述了具有5个源极的结型场效应晶体管100的例子。图11描述了沿图12的线B-B截取的截面中的结构放大图。该结型场效应晶体管100由作为n型低电阻层的漏极区101；作为n型高电阻层的漂移区102；作为n型低电阻区的源极区103；作为包围源极区而形成的p型低电阻区的栅极区104；和包括漏极105、源极106及栅极107的三种类型的电极构成。在该结构中，高电阻的n-层102通过在低电阻的n+SiC基材(101)上外延生长而形成。基材构成了作为主电极之一的漏极区101。在高电阻的n-层102的表面上提供作为另一种主电极的源极区103。每一个源极106都为细长形，并且多个源极106彼此分隔排列，如图12所示。作为控制电极的栅极107围绕源极106布置。在源极106和漏极105之间流动的电流通过施加于栅极107的信号而接通和断开。由于所用材料的性质不同，因此通常不能将硅方法直接用于该SiC器件的生产，开发新的加工技术已成为主要问题。一个例子是在图11所示的情况中用于形成p+栅极区104或另一选择性导电区域的技术。当形成栅极区104作为选择性导电区域时不能采用通常和硅一起使用的热扩散法。这是因为用来控制半导体的电导率的SiC中的杂质具有低扩散系数。鉴于此，专门和SiC一起使用离子注入以形成栅极区104作为选择性导电区域。图13是在制造阶段结型场效应晶体管100的部分截面图，其中栅极区通过离子注入形成。与图11中所示的元件相似的元件以相同的符号表示。如图13所示，在离子注入时，事先提供具有开口108的掩模109以防止杂质离子注入除将形成栅极区104之外的区域中的SiC中，然后按照箭头110所示将杂质离子引向整个表面，使得离子仅被注入在所需区域中。需要高注入能以形成深的栅极区，并且当不可能使用传统硅所采用的掩模材料和厚度时，必须制备专用的掩模。可利用的文献(Research &Development Association for Future Electron Devices，“2002 Report on theResults Commissioned by the New Energy and Industrial TechnologyDevelopment Organization，Development of Ultralow-loss Power DevicesTechnology，Element Processing Technology”)中披露了一个例子，其中使用厚度为3.2μm且通过化学气相沉积(CVD)形成的二氧化硅(SiO2)膜作为掩模，通过在1.4MeV的最大能量下的离子注入使用铝离子形成栅极。由此形成深度约为2μm的栅极区。还已证实对按此方式形成的结型场效应晶体管中的栅极施加反向电压能够导致通道被阻塞并断开晶体管。具体地，已经证实展示出了常合型特征，从而当向栅极施加负电压时能够断开结型场效应晶体管。对于当异常情况导致栅极的控制信号被切断时能够断开的功率器件存在很高的需求。该功率器件的一个重要条件是它们具有常断型特征。在前述出版物(Research & Development Association for Future ElectronDevices，“2002 Report on the Results Commissioned by the New Energy andIndustrial Technology Development Organization，Development ofUltralow-loss Power Devices Technology，Element Processing Technology”)中，可以获得约为2μm的栅极深度，但结型场效应晶体管具有常合型特征。鉴于此，需要形成更深的栅极以使由常合型特征变成常断型特征，在所述常合型特征中，向栅极施加负电压以断开器件，在所述成常断型特征中，在栅极电压为0V时使器件保持断开。为了形成更深的栅极区作为选择性导电区域，必须注入具有更高能量的离子。然而，在使用由SiO2等构成的传统掩模的情况中，高能离子的注入会造成以下问题，即离子通过掩模并注入到除了掩模中的开口之外的区域。另一问题在于由于SiC通过掩模中的开口而暴露，因此栅极区会受到污染，选择性导电区域的品质下降。
技术实现思路
因而，需要可以用来形成比传统惯例更深的选择性导电区域并生产更高品质的选择性导电区域的离子注入掩模；需要该离子注入掩模的制造方法；需要使用该离子注入掩模的碳化硅半导体器件；以及该器件的制造方法。在一个方面中，本专利技术提供了一种离子注入掩模，该离子注入掩模包含形成于半导体基材的整个表面上的作为保护膜的氧化物膜、由离子阻止性金属构成的离子阻止层和布置在氧化物膜与离子阻止层之间以将氧化物膜和离子阻止层粘结在一起的金属薄膜。在该构成中，离子阻止层由比传统掩模中所使用的二氧化硅膜更致密的金属构成。因而，其中有该离子阻止层作为构成要素的离子注入掩模比传统掩模具有更高的阻止离子的能力。因此，离子阻止层能够在更高的能量下阻止离子，并因此通过使用具有离子阻止层作为构成要素的离子注入掩模注入离子可以在半导体中形成更深的选择性导电区域。优选在离子注入掩模中所用的金属薄膜比在离子阻止层中使用的金属更易氧化。在该构成中，构成离子注入掩模的金属薄膜比在离子阻止层中使用的金属更易氧化。因此，氧化物膜的氧原子与金属薄膜的金属原子之间的原子间键比氧化物膜与离子阻止层的金属原子之间的原子间键更强，因而离子阻止层与氧化物膜之间的金属薄膜起到防止离子阻止层剥离的作用。优选在离子注入掩模中使用的氧化物膜是二氧化硅膜，优选金属薄膜是使用选自钛、锆、钒、铌、铪和铬中的至少一种元素获得的薄膜，并优选离子阻止层中所用的金属是钼或钨。在该构成中，离子阻止层由比用作传统离子注入掩模的二氧化硅膜更致密的钼或钛构成。因而，离子阻止层比二氧化硅膜具有更高的阻止离子的能力。因此，该离子阻止层能够在更高的能量下阻止离子，并通过使用具有离子阻止层作为构成要素的离子注入掩模注入离子可以在半导体中形成更深的选择性导电区域。并且，由钛、锆、钒、铌、铪或铬制成并用作构成离子注入掩模的金属薄膜的薄膜比在离子阻止层中所用的钼或钨更易氧化。因而，氧化物膜的氧原子与金属薄膜的钛、锆、钒、铌、铪或铬原子之间的原子间键比氧化物膜与离子阻止层中的钼或钨原子之间的原子间键更强。因此，由钛、锆、钒、铌、铪或铬制成并布置在离子阻止层与氧化物膜之间的薄膜起到防止离子阻止层剥离的作用。本专利技术还提供了一种离子注入掩模，该离子注入掩模包含形成于半导体基材的整个表面上的作为保护膜的氮化物膜、由离子阻止性金属构成的离子阻止层本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种离子注入掩模，所述离子注入掩模包含：在半导体基材（１１）的整个表面上形成的作为保护膜的氧化物膜（１２）；由离子阻止性金属构成的离子阻止层（１４）；和布置在所述氧化物膜（１２）与所述离子阻止层（１４）之间以将所述氧 化物膜（１２）与所述离子阻止层（１４）粘结在一起的金属薄膜（１３）。
【技术特征摘要】
JP 2005-8-2 2005-2243531.一种离子注入掩模，所述离子注入掩模包含在半导体基材(11)的整个表面上形成的作为保护膜的氧化物膜(12)；由离子阻止性金属构成的离子阻止层(14)；和布置在所述氧化物膜(12)与所述离子阻止层(14)之间以将所述氧化物膜(12)与所述离子阻止层(14)粘结在一起的金属薄膜(13)。2.如权利要求1所述的离子注入掩模，其中所述金属薄膜(13)比所述离子阻止层(14)中所用的金属更易氧化。3.如权利要求1所述的离子注入掩模，其中所述氧化物膜(12)是二氧化硅膜；所述金属薄膜(13)是使用选自钛、锆、钒、铌、铪和铬中的至少一种元素获得的薄膜；和所述离子阻止层中使用的金属是钼或钨。4.一种离子注入掩模，所述离子注入掩模包含在半导体基材(11)的整个表面上形成的作为保护膜的氮化物膜；由离子阻止性金属构成的离子阻止层(14)；和布置在所述氮化物膜与所述离子阻止层(14)之间以将所述氮化物膜与所述离子阻止层(14)粘结在一起的金属薄膜(13)。5.如权利要求4所述的离子注入掩模，其中所述金属薄膜(13)比所述离子阻止层(14)中所用的金属更易于形成氮化物。6.如权利要求4所述的离子注入掩模，其中所述氮化物膜是氮化硅膜；所述金属薄膜(13)是使用选自钛、锆、钒、铌、铪和铬中的至少一种元素获得的薄膜；和所述离子阻止层中使用的金属是钼或钨。7.一种离子注入掩模的制造方法，所述方法包括以下步骤在半导体基材(11)的整个表面上形成氧化物膜(12)作为保护膜；在所述氧化物膜(12)上形成金属薄膜(13)；和在所述金属薄膜(13)上形成由离子阻止性金属构成的离子阻止层(14)。...
【专利技术属性】
技术研发人员：野中贤一，桥本英喜，横山诚一，岩黑弘明，西川恒一，清水正章，福田裕介，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，新电元工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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