适用于平面型SiCMOSFET器件的自对准工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种适用于平面型SiC MOSFET器件的自对准工艺。其包括：提供SiC衬底；在上述SiC衬底的正面制备自对准掩膜层；选择性地掩蔽和刻蚀上述自对准掩膜层，以得到若干所需的离子注入第一窗口；利用上述离子注入第一窗口对SiC衬底的正面进行第一导电类型杂质离子的注入，以在SiC衬底内形成第一导电类型源区；对上述与离子注入第一窗口对应的离子注入阻挡层进行横向刻蚀，以在横向刻蚀后，基于离子注入第一窗口形成所需的离子注入第二窗口；利用上述离子注入第二窗口在SiC衬底的正面进行第二导电类型杂质离子的注入，以在SiC衬底内第二导电类型阱区。本发明专利技术与现有工艺兼容，降低工艺的复杂度，可有效提高自对准工艺的一致性、稳定性与可靠性。稳定性与可靠性。稳定性与可靠性。

【技术实现步骤摘要】
适用于平面型SiC MOSFET器件的自对准工艺


[0001]本专利技术涉及一种自对准工艺，尤其是一种适用于平面型SiC MOSFET器件的自对准工艺。

技术介绍

[0002]随着电力电子的不断发展，电子系统高度集成化，电子元器件向着小体积和高功率密度的方向发展。MOSFET(Metal
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Oxide
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Semiconductor Field
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Effect Transistor)器件作为重要的功率器件之一，也得到了大量的研究，其具有等比例缩小的特性，特征尺寸做的越来越小，对工艺精度要求越来越高。
[0003]目前，对SiC材料，以大的击穿场强、高的热导率、高的电子迁移率等优点备受青睐。但受SiC/SiO2界面态的影响，其沟道迁移率比体内迁移率小得多，因此，SiC MOSFET器件要求更短的沟道长度；而这会导致更高的工艺精度。
[0004]非自对准工艺，受限于两次光刻对准精度，很少被开发人员采用；由于杂质在SiC中实现扩散要求极高的温度，而高温会影响到SiC的特性，因此，传统的自对准工艺并不适用于SiC MOSFET的制作。
[0005]为了满足SiC MOSFET器件的制备，各种新型的自对准工艺相继被提出。目前，行业内多采用技术成熟的自对准工艺—Spacer(侧墙)自对准。采用Spacer自对准的工艺方式，以N型SiC衬底为例，工艺过程一般为：
[0006]步骤1、选择SiC衬底；SiC衬底包括高参杂的N++衬底以及生长在的N++衬底上的N
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外延层。由于电子在SiC中迁移率远高于空穴的迁移率，N沟道SiC MOSFET为主流研究对象。
[0007]步骤2、在N
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外延层表面淀积一层二氧化硅，以作为阻挡层，通过曝光、显影、刻蚀等工艺步骤，在二氧化硅层形成注入窗口，通过离子注入后在N
‑
外延层内形成P阱。
[0008]步骤3，在步骤2的基础上，在上述二氧化硅层上再淀积一层二氧化硅，再刻蚀掉注入窗口底部的二氧化硅，此时，可在注入窗口两边形成Spacer侧墙；
[0009]形成Spacer侧墙后，利用Spacer侧墙间的注入窗口进行离子注入，以在P阱内形成N+区。Spacer侧墙的宽度则为沟道长度，调整Spacer工艺参数，即可实现达到调整沟道长度目的。
[0010]对上述Spacer自对准工艺，本
人员可知，此方法工艺过程较复杂，且工艺一致性控制难度大(Spacer的高度与宽度的一致性，二者直接影响到沟道的长度)，难以满足SiC功率器件导电沟道一致性的工艺需求。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种适用于平面型SiC MOSFET器件的自对准工艺，其与现有工艺兼容，降低工艺的复杂度，可有效提高自对准工艺的一致性、稳定性与可靠性。
[0012]按照本专利技术提供的技术方案，一种适用于平面型SiC MOSFET器件的自对准工艺，
用于制备形成功率器件的导电沟道；所述自对准工艺包括：
[0013]提供第一导电类型的SiC衬底；
[0014]在上述SiC衬底的正面制备自对准掩膜层，其中，所述自对准掩膜层包括覆盖于SiC衬底正面的离子注入阻挡层以及用于对离子注入阻挡层保护的阻挡保护层；
[0015]选择性地掩蔽和刻蚀上述自对准掩膜层，以得到若干所需的离子注入第一窗口，其中，离子注入第一窗口贯通自对准掩膜层；
[0016]利用上述离子注入第一窗口对SiC衬底的正面进行第一导电类型杂质离子的注入，以在SiC衬底内形成第一导电类型源区；
[0017]对上述与离子注入第一窗口对应的离子注入阻挡层进行横向刻蚀，以在横向刻蚀后，基于离子注入第一窗口形成所需的离子注入第二窗口；
[0018]利用上述离子注入第二窗口在SiC衬底的正面进行第二导电类型杂质离子的注入，以在SiC衬底内形成若干第二导电类型阱区，其中，利用一第二导电类型阱区收纳包围上述形成的一第一导电类型源区。
[0019]阻挡保护层覆盖在离子注入阻挡层上，离子注入阻挡层的厚度大于阻挡保护层的厚度；
[0020]所述离子注入阻挡层包括二氧化硅层；
[0021]阻挡保护层包括氮化硅层。
[0022]采用湿法刻蚀工艺，对与离子注入第一窗口对应的离子注入阻挡层进行横向刻蚀；
[0023]对离子注入阻挡层横向刻蚀且利用相对应的离子注入第一窗口形成离子注入第二窗口时，形成第二导电类型阱区的第二导电类型杂质离子注入方式包括若干次的倾斜注入；
[0024]对离子注入阻挡层横向刻蚀且利用去除阻挡保护层后对应的离子注入第一窗口形成离子注入第二窗口时，形成第二导电类型阱区的第二导电类型杂质离子的注入方式包括垂直注入。
[0025]对平面型SiC功率器件，在自对准形成导电沟道后，还包括：
[0026]制备于SiC衬底内的第二导电类型接触区，其中，一第二导电类型接触区与两相邻的第二导电类型阱区以及第一导电类型源区接触；
[0027]制备于SiC衬底正面上的正面结构，其中，所述正面结构包括位于SiC衬底正面上的栅极导电多晶硅以及位于SiC衬底正面上的源极金属，栅极导电多晶硅通过绝缘隔离层与SiC衬底的正面以及源极金属绝缘隔离，源极金属与第二导电类型接触区以及第一导电类型源区欧姆接触。
[0028]在制备第二导电类型接触区时，先将SiC衬底正面的自对准掩膜层去除；
[0029]将自对准掩膜层去除后，在SiC衬底的正面制备接触区制备阻挡层；
[0030]选择性地掩蔽和刻蚀所述接触区制备阻挡层，以得到贯通接触区制备阻挡层的接触区注入窗口；
[0031]利用接触区注入窗口进行第二导电类型杂质离子注入，以形成所需的第二导电类型接触区，其中，第二导电类型接触区的掺杂浓度大于第二导电类型阱区的浓度，第二导电类型接触区的底部位于第一导电类型源区底部的上方。
[0032]还包括制备于SiC衬底背面的背面电极结构，其中，
[0033]利用所制备的背面电极结构，平面型SiC功率器件形成MOSFET型器件或IGBT型器件。
[0034]平面型SiC功率器件形成MOSFET型器件时，所述背面电极结构包括漏极金属层，其中，
[0035]所述漏极金属层与SiC衬底的背面欧姆接触。
[0036]所述SiC衬底包括第一导电类型衬底层以及设置于所述第一导电类型衬底层上的第一导电类型外延层，其中，
[0037]第一导电类型外延层的掺杂浓度低于第一导电类型衬底层的掺杂浓度；
[0038]利用第一导电类型外延层的表面形成SiC衬底的正面，利用第一导电类型衬底层的表面形成SiC衬底的背面，SiC衬底的背面与所述SiC衬底的正面正对应。
[0039]所述离子注入第一窗口、离子注入第二窗口相对应的内侧壁基本垂直于SiC衬底的正面。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于平面型SiC MOSFET器件的自对准工艺，其特征是，用于制备形成功率器件的导电沟道；所述自对准工艺包括：提供第一导电类型的SiC衬底；在上述SiC衬底的正面制备自对准掩膜层，其中，所述自对准掩膜层包括覆盖于SiC衬底正面的离子注入阻挡层以及用于对离子注入阻挡层保护的阻挡保护层；选择性地掩蔽和刻蚀上述自对准掩膜层，以得到若干所需的离子注入第一窗口，其中，离子注入第一窗口贯通自对准掩膜层；利用上述离子注入第一窗口对SiC衬底的正面进行第一导电类型杂质离子的注入，以在SiC衬底内形成第一导电类型源区；对上述与离子注入第一窗口对应的离子注入阻挡层进行横向刻蚀，以在横向刻蚀后，基于离子注入第一窗口形成所需的离子注入第二窗口；利用上述离子注入第二窗口在SiC衬底的正面进行第二导电类型杂质离子的注入，以在SiC衬底内形成若干第二导电类型阱区，其中，利用一第二导电类型阱区收纳包围上述形成的一第一导电类型源区。2.根据权利要求1所述适用于平面型SiC MOSFET器件的自对准工艺，其特征是：阻挡保护层覆盖在离子注入阻挡层上，离子注入阻挡层的厚度大于阻挡保护层的厚度；所述离子注入阻挡层包括二氧化硅层；阻挡保护层包括氮化硅层。3.根据权利要求2所述适用于平面型SiC MOSFET器件的自对准工艺，其特征是：采用湿法刻蚀工艺，对与离子注入第一窗口对应的离子注入阻挡层进行横向刻蚀；对离子注入阻挡层横向刻蚀且利用相对应的离子注入第一窗口形成离子注入第二窗口时，形成第二导电类型阱区的第二导电类型杂质离子注入方式包括若干次的倾斜注入；对离子注入阻挡层横向刻蚀且利用去除阻挡保护层后对应的离子注入第一窗口形成离子注入第二窗口时，形成第二导电类型阱区的第二导电类型杂质离子的注入方式包括垂直注入。4.根据权利要求1所述适用于平面型SiC MOSFET器件的自对准工艺，其特征是，对平面型SiC功率器件，在自对准形成导电沟道后，还包括：制备于SiC衬底内的第二导电类型接触区，其中，一第二导电类型接触区与两相邻的第二导电类型阱区以及第一导电类型源区接触；制备于SiC衬底正面上的正面结构，其中，所述正面结构包括位于SiC...

【专利技术属性】
技术研发人员：王荣华，梁凯，许龙来，章文红，
申请(专利权)人：无锡美偌科微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：