CN105810722B - 一种碳化硅mosfet器件及其制备方法 - Google Patents
一种碳化硅mosfet器件及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105810722B CN105810722B CN201610150734.7A CN201610150734A CN105810722B CN 105810722 B CN105810722 B CN 105810722B CN 201610150734 A CN201610150734 A CN 201610150734A CN 105810722 B CN105810722 B CN 105810722B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon carbide
- photolithography plate
- preparation
- metal
- forms
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims abstract description 52
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 10
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 30
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 18
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 13
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 11
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 11
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 4
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 abstract description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- AHKZTVQIVOEVFO-UHFFFAOYSA-N oxide(2-) Chemical compound [O-2] AHKZTVQIVOEVFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7827—Vertical transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66053—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
- H01L29/66068—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种碳化硅MOSFET器件及其制备方法，该碳化硅MOSFET器件包括多个元胞，各元胞之间通过互联金属(12)相连接，每个元胞包括一个栅极、一个栅氧化层、两个源极、一个N型漂移层、一个N+缓冲层、一个N+衬底、漏极和隔离介质。本发明的工艺步骤中，接触区域开孔、蒸发接触金属并剥离使用的光刻板不仅在源极区域有图形，在栅极pad区域也存在图形。
Description
技术领域
本发明涉及碳化硅半导体器件制备领域，具体涉及一种碳化硅MOSFET器件及其制备方法。本发明是一种优化碳化硅MOSFET制备流程的工艺方法。
背景技术
碳化硅(SiC)具有优良的物理和电学特性，具有宽禁带、高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率以及良好的化学稳定性、极强的抗辐照能力和机械强度等优点。因此，SiC成为研制高温、大功率、高频功率器件的理想材料，具有广泛的应用前景。SiC可以通过热氧化生成二氧化硅，因此能够利用SiC材料制备低导通电阻，高开关速度的MOSFET器件。
由于SiC基功率器件在材料成本及制备成本上远高于硅基功率器件，大大阻碍了SiC基功率器件的发展与应用。鉴于此，需要对碳化硅MOSFET器件的结构和工艺流程进行优化改进，在保证MOSFET性能的基础上，尽量减少器件制备中所需光刻板数目和光刻次数，降低器件制备难度及成本。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于解决目前SiC基MOSFET器件制备成本较高且工艺流程复杂等问题。
(二)技术方案
本发明提出的碳化硅MOSFET器件包括多个元胞，各元胞之间通过互联金属(12)相连接，每个所述元胞包括一个栅极、一个栅氧化层、两个源极、一个N型漂移层、一个N+缓冲层、一个N+衬底、漏极和隔离介质，其中，
所述栅极(1)与源极(3)位于器件的正面，所述漏极(10)位于器件的底部，所述隔离介质(11)将所述栅极(1)与所述两个源极(2)隔离，所述栅极(1)的下方为所述栅氧化层(2)；
所述N+衬底(9)形成于所述漏极(10)之上，其上依次外延形成所述N+缓冲层(8)、N型漂移层(7)；
所述N型漂移层(7)顶部左右两侧分别为一个P+基区(6)，紧邻每个所述P+基区(6)分别有一个N+源区(5)，紧邻的一个P+基区(6)及一个N+源区(5)作为组合包裹于一个P型阱区(4)；
所述栅氧化层(2)位于所述N型漂移层(7)之上并部分延伸至所述N+源区(5)之上，所述源极(3)覆盖部分所述N+源区(5)及全部的P+基区(6)。
根据本发明的具体实施方式，所述N+源区(5)、P+基区(6)均为重掺杂。
根据本发明的具体实施方式，所述P型阱区(4)分为阱区上部(4a)和阱区下部(4b)两部分，所述阱区上部4a的掺杂浓度在1E15cm-3至5E17cm-3之间，所述阱区下部4b的掺杂浓度在5E17cm-3至1E19cm-3之间。
本发明提出的碳化硅MOSFET器件的制备方法，用于制造如上述的碳化硅MOSFET器件，包括以下工艺步骤：
步骤S1：清洗晶片；
步骤S2：光刻刻蚀在所述晶片上形成划片槽；
步骤S3：排布自对准工艺所需多晶硅，离子注入阱区；
步骤S4：氧化多晶硅并蒸发金属，光刻剥离后离子注入源区；
步骤S5：光刻腐蚀形成基区窗口，离子注入形成基区；
步骤S6：光刻腐蚀形成终端窗口，离子注入形成JTE终端；
步骤S7：高温激活退火；
步骤S8：栅氧氧化；
步骤S9：栅电极刻蚀；
步骤S10，淀积隔离介质；
步骤S11，接触区域开孔，蒸发接触金属并剥离；
步骤S12，蒸发pad金属，剥离形成pad区域。
根据本发明的具体实施方式，所述步骤S11中使用的光刻板(m6)不仅在源极区域有图形，在栅极pad区域也存在图形。
根据本发明的具体实施方式，所述步骤S4中形成源区离子注入掩膜和步骤S5中基区离子注入掩膜采用相同的光刻板(m3)，减少光刻板数目。
根据本发明的具体实施方式，在所述步骤S11中，源极N型欧姆接触和P型欧姆接触通过Ni/Ti/Al金属同时形成。
(三)有益效果
本发明通过优化器件结构及工艺步骤，减少器件制备的工艺流程、光刻板数目和光刻次数。
附图说明
图1是依照本发明的单个碳化硅MOSFET元胞结构示意图；
图2是依照本发明实施例的单个碳化硅MOSFET制备工艺中，步骤2中阱区离子注入示意图；
图3是依照本发明实施例的单个碳化硅MOSFET制备工艺中，步骤3中源区离子注入示意图；
图4是依照本发明实施例的单个碳化硅MOSFET制备工艺中，步骤5中基区离子注入示意图；
图5是依照本发明实施例的单个碳化硅MOSFET制备工艺中，步骤9中形成栅极结构示意图；
图6a是依照本发明实施例的单个碳化硅MOSFET制备工艺中，步骤11中ICP刻蚀之前示意图；
图6b是依照本发明实施例的单个碳化硅MOSFET制备工艺中，步骤11中ICP刻蚀之后示意图；
图7a是依照本发明实施例的单个碳化硅MOSFET制备工艺中，步骤11中蒸发Ni/Ti/Al之后示意图；
图7b是依照本发明实施例的单个碳化硅MOSFET制备工艺中，步骤11中蒸发剥离接触金属之后示意图。
具体实施方式
本发明的技术方案是从器件结构、器件性能、工艺难度、器件成本等方面综合考虑，通过多次复用光刻板，将SiC MOSFET制备所需的总光刻板数目减少至七块，降低了器件制备的成本。
图1是依照本发明的单个碳化硅MOSFET元胞结构示意图。如图1所示，本发明所述的SiC基MOSFET器件元胞包括：1)一个栅极；2)一个栅氧化层；3)两个源极；4)两个P型阱区；5)两个N+源区；6)两个P+基区；7)一个N型漂移层；8)一个N+缓冲层；9)一个N+衬底；10)漏极；11)隔离介质；12)互联金属。
其中栅极1与源极3位于器件的正面即外延晶片的(000)晶面之上，漏极10位于器件的底部；栅极下方为栅氧化层2；N+衬底9之上依次外延形成N+缓冲层8和N型漂移层7，在N型漂移层7顶部左右两侧为P+基区6，紧邻P+基区6为N+源区5；P型阱区4包裹P+基区6及N+源区5；栅氧化层2位于N型漂移层7之上并部分延伸至N+源区5之上，源极3覆盖部分N+源区5及全部的P+基区6；漏极10形成于N+衬底9的背面；隔离介质11将栅电极与源电极隔离，元胞之间通过互联金属12相连接。
上述方案中N+源区5、P+基区6均为重掺杂，采用离子注入方式形成，N+源区5和P+基区6的掺杂浓度在1E19cm-3至1E21cm-3之间。P型阱区4分为上部4a和下部4b两部分，采用离子注入的方式形成，阱区上部4a的掺杂浓度在1E15cm-3至5E17cm-3之间，阱区下部4b的掺杂浓度在5E17cm-3至1E19cm-3之间。所有的离子注入在500℃以上进行，并采用高温激活退火，退火温度在1500℃以上。
为实现上述碳化硅MOSFET器件，本发明提供了一种碳化硅MOSFET器件的制备方法，通过七块光刻板多次复用，实现碳化硅MOSFET元胞、互联及JTE终端结构。七块光刻板分别为：
(1)划片槽光刻版(第一光刻板m1)；
(2)自对准多晶硅排布光刻板(第二光刻板m2)；
(3)base光刻板(第三光刻板m3)；
(4)JTE光刻板(第四光刻板m4)；
(5)多晶硅栅光刻板(第五光刻板m5)；
(6)接触区域光刻板(第六光刻板m6)；
(7)金属pad光刻板(第七光刻板m7)；
其中第六光刻板m6不仅在源极区域有图形，在栅极pad区域也存在图形。
为实现上述碳化硅MOSFET器件，本发明提供了使用七块光刻板制备MOSFET器件的方法，主要包括：
步骤1：清洗晶片；步骤2：光刻刻蚀形成划片槽，该步骤使用第一光刻板m1；步骤3：排布自对准工艺所需多晶硅，离子注入阱区，该步骤使用第二光刻板m2；步骤4：氧化多晶硅并蒸发金属，光刻剥离后离子注入源区，该步骤使用第三光刻板m3；步骤5：光刻腐蚀形成基区窗口，离子注入形成基区，该步骤复使用第三光刻板m3；步骤6：光刻腐蚀形成终端窗口，离子注入形成JTE终端，该步骤使用第四光刻板m4；步骤7：高温激活退火；步骤8：栅氧氧化；步骤9：栅电极刻蚀，该步骤使用第五光刻板m5；步骤10，淀积隔离介质；步骤11，接触区域开孔，蒸发接触金属并剥离，该步骤使用第六光刻板m6；步骤12，蒸发pad金属，剥离形成pad区域，该步骤使用第七光刻板m7。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明的一个实施例给出碳化硅MOSFET器件的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：SiC衬底的清洗：
a.依次用丙酮和乙醇超声清洗三遍，再用去离子水冲洗；
b.进行有机清洗后将衬底放入浓硫酸和双氧水的混合液中煮10min，浓硫酸和双氧水的比例为1∶1；
c.将煮过浓硫酸的衬底依次用一号液和二号液煮10min，再用去离子水冲洗干净后用氮气吹干待用，一号液为氨水、过氧化氢和去离子水的混合液，按体积比氨水∶过氧化氢∶去离子水为1∶2∶5，二号液为盐酸、过氧化氢和去离子水的混合液，按体积比盐酸∶过氧化氢∶去离子水为1∶2∶5；
d.将冲洗后的衬底放入缓冲液内浸泡至少1min，去除衬底表面的自然氧化物SiO2，缓冲液是。
步骤S2：光刻刻蚀形成划片槽，该步骤使用光刻板(1)；
在本步骤中，首先使用PECVD淀积厚度为2um的二氧化硅层，涂胶并使用光刻板(1)光刻，显影后ICP刻蚀二氧化硅，再以二氧化硅层为掩膜，ICP刻蚀SiC，刻蚀深度约为1um。
步骤S3：排布自对准工艺所需多晶硅，离子注入阱区，该步骤使用光刻板(2)；
在本步骤中，如图2所示，首先使用LPCVD淀积厚度为30nm的二氧化硅层，之后在二氧化硅层之上淀积厚度为1.5um的多晶硅层，之后利用热氧化或化学气相积的方法在多晶硅层上形成二氧化硅层。涂胶后使用光刻板(2)光刻，BOE溶液腐蚀该二氧化硅层，作为刻蚀多晶硅所需的掩膜。使用ICP刻蚀多晶硅，形成离子注入阱区掩膜，注入时选择高剂量高能量Al离子，注入形成阱区底部4b，低剂量低能量Al离子，注入形成阱区顶部4a。
步骤S4：氧化多晶硅并蒸发金属，光刻剥离后离子注入源区，该步骤使用光刻板(3)；
在本步骤中，如图3所示，首先对晶片进行热氧化，温度900℃，时间10小时，使多晶硅被氧化展宽约0.5um。之后在晶片表面涂胶，使用光刻板(3)光刻显影后蒸发300nm金属Ni，剥离金属Ni作为离子注入掩膜，离子注入N离子形成源区。
步骤S5：光刻腐蚀形成基区窗口，离子注入形成基区，该步骤复用光刻板(3)；
在本步骤中，如图4所示，首先依步骤1清洗晶片表面，去除表面的二氧化硅、多晶硅和金属Ni，在晶片表面利用PECVD淀积厚度为1um的二氧化硅层，涂胶后使用光刻板(3)进行光刻，显影后BOE溶液腐蚀打开离子注入窗口，使用N离子注入形成基区。
步骤S6：光刻腐蚀形成终端窗口，离子注入形成JTE终端，该步骤使用光刻板(4)；
在本步骤中，首先依步骤1清洗晶片表面，去除表面的二氧化硅、多晶硅和金属，在晶片表面利用PECVD淀积厚度为1um的二氧化硅层，涂胶后使用光刻板(4)进行光刻，显影后利用BOE溶液腐蚀打开离子注入窗口，使用Al离子注入形成终端JTE区域。
步骤S7：高温激活退火；
在本步骤中，利用高温退火激活之前几步注入的离子。为防止碳化硅表面的Si原子蒸发，在激活退火之前可以使用C膜或者A1N覆盖层或是在SiH4环境中进行退火，两次退火温度为1800℃。
步骤S8：栅氧氧化；
在本步骤中，清洗晶片表面后将晶片在氧化炉中干氧氧化，氧化温度为1250℃，氧化层厚度约为50nm；氧化完成后，在NO氛围中退火，退火温度为1300℃。
步骤S9：栅电极刻蚀，该步骤使用光刻板(5)；
在本步骤中，如图5所示，首先对晶片进行清洗，在栅氧化层上沉积N型掺杂的多晶硅，涂胶后使用光刻板5光刻、显影。利用光刻胶为掩膜，刻蚀多晶硅形成栅极结构。
步骤S10，淀积隔离介质；
在本步骤中，使用PECVD淀积二氧化硅隔离介质，厚度为1um；
步骤S11：接触区域开孔，蒸发接触金属并剥离，该步骤使用光刻板(6)；
在本步骤中，如图6a-6b所示，在隔离介质上涂胶，使用光刻板(6)光刻、显影。以光刻胶为掩膜，ICP刻蚀隔离介质。之后如图7a-7b所示，蒸发Ni/Ti/Al金属作为欧姆接触金属，利用ICP刻蚀时所用的光刻胶剥离金属。之后用光刻胶保护晶片正面，蒸发金属Ni作为漏极欧姆接触金属，在N2或者Ar环境中接触金属退火，退火温度975℃，时间2分钟，实现源极和漏极欧姆接触。
步骤S12，蒸发pad金属，剥离形成pad区域，该步骤使用光刻板(7)
在本步骤中，在晶片正面涂胶，使用光刻板(7)光刻、显影，之后蒸发Al并剥离，作为pad金属。
至此，碳化硅n沟道MOSFET器件的元胞制作完毕，最终元胞结构如图1所示。在实际器件制备中，器件的多个元胞可以同时制备，元胞可以有多种排列方式，如条形、矩形和六角形等。制备完成后的元胞可以通过隔离、金属互联、封装后作为商业化的碳化硅n沟道MOSFET器件。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种碳化硅MOSFET器件的制备方法，
包括以下工艺步骤：
步骤S1：清洗晶片；
步骤S2：光刻刻蚀在所述晶片上形成划片槽；
步骤S3：排布自对准工艺所需多晶硅，离子注入阱区；
步骤S4：氧化多晶硅并蒸发金属，光刻剥离后离子注入源区；
步骤S5：光刻腐蚀形成基区窗口，离子注入形成基区；
步骤S6：光刻腐蚀形成终端窗口，离子注入形成JTE终端；
步骤S7：高温激活退火；
步骤S8：栅氧氧化；
步骤S9：栅电极刻蚀；
步骤S10，淀积隔离介质；
步骤S11，接触区域开孔，蒸发接触金属并剥离，其中，使用的光刻板(m6)不仅在源极区域有图形，在栅极pad区域也存在图形；
步骤S12，蒸发pad金属，剥离形成pad区域。
2.根据权利要求1所述的碳化硅MOSFET器件的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中形成源区离子注入掩膜和步骤S5中基区离子注入掩膜采用相同的光刻板(m3)，减少光刻板数目。
3.根据权利要求1所述的碳化硅MOSFET器件的制备方法，其特征在于，所述步骤S11中，源极N型欧姆接触和P型欧姆接触通过Ni/Ti/Al金属同时形成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610150734.7A CN105810722B (zh) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | 一种碳化硅mosfet器件及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610150734.7A CN105810722B (zh) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | 一种碳化硅mosfet器件及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105810722A CN105810722A (zh) | 2016-07-27 |
| CN105810722B true CN105810722B (zh) | 2019-04-30 |
Family
ID=56467572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610150734.7A Active CN105810722B (zh) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | 一种碳化硅mosfet器件及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105810722B (zh) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107437498B (zh) * | 2017-07-27 | 2020-02-21 | 湖南大学 | 碳化硅mos结构栅氧制备方法及碳化硅mos结构制备方法 |
| CN107946180B (zh) * | 2017-11-27 | 2020-05-29 | 北京品捷电子科技有限公司 | 一种在碳化硅基片上快速生长氧化层的方法 |
| CN107993974B (zh) * | 2017-11-27 | 2020-05-29 | 北京品捷电子科技有限公司 | 一种碳化硅的选择性氧化方法 |
| US11302811B2 (en) | 2018-12-21 | 2022-04-12 | Hitachi Energy Switzerland Ag | Silicon carbide power device with MOS structure and stressor |
| CN111354794B (zh) * | 2018-12-24 | 2021-11-05 | 东南大学 | 功率半导体器件及其制造方法 |
| CN112786679B (zh) * | 2019-11-08 | 2023-04-14 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 碳化硅mosfet器件的元胞结构及碳化硅mosfet器件 |
| CN112164654B (zh) * | 2020-09-25 | 2022-03-29 | 深圳基本半导体有限公司 | 集成肖特基二极管的功率器件及其制造方法 |
| WO2022061768A1 (zh) * | 2020-09-25 | 2022-03-31 | 深圳基本半导体有限公司 | 功率器件及其制造方法 |
| CN112164653B (zh) * | 2020-09-25 | 2022-03-29 | 深圳基本半导体有限公司 | 功率器件及其基于自对准工艺的制造方法 |
| CN114038757B (zh) * | 2021-11-12 | 2023-08-18 | 上海积塔半导体有限公司 | Sic mosfet器件的制备方法 |
| CN115101405A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-09-23 | 深圳芯能半导体技术有限公司 | 一种具有自对准沟道的碳化硅mosfet器件制备方法 |
| CN115424938B (zh) * | 2022-09-22 | 2024-04-05 | 深圳安森德半导体有限公司 | 一种碳化硅mosfet器件的元胞结构制备工艺 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5877515A (en) * | 1995-10-10 | 1999-03-02 | International Rectifier Corporation | SiC semiconductor device |
| CN102194885A (zh) * | 2011-05-12 | 2011-09-21 | 西安电子科技大学 | N型隐埋沟道的碳化硅demosfet器件及制备方法 |
| CN105070663A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-11-18 | 中国科学院微电子研究所 | 一种碳化硅mosfet沟道自对准工艺实现方法 |
| CN105161539A (zh) * | 2015-09-10 | 2015-12-16 | 中国科学院微电子研究所 | 碳化硅mosfet器件及其制作方法 |
-
2016
- 2016-03-16 CN CN201610150734.7A patent/CN105810722B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5877515A (en) * | 1995-10-10 | 1999-03-02 | International Rectifier Corporation | SiC semiconductor device |
| CN102194885A (zh) * | 2011-05-12 | 2011-09-21 | 西安电子科技大学 | N型隐埋沟道的碳化硅demosfet器件及制备方法 |
| CN105070663A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-11-18 | 中国科学院微电子研究所 | 一种碳化硅mosfet沟道自对准工艺实现方法 |
| CN105161539A (zh) * | 2015-09-10 | 2015-12-16 | 中国科学院微电子研究所 | 碳化硅mosfet器件及其制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105810722A (zh) | 2016-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105810722B (zh) | 一种碳化硅mosfet器件及其制备方法 | |
| KR100980527B1 (ko) | 탄화 규소 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
| CN102227000B (zh) | 基于超级结的碳化硅mosfet器件及制备方法 | |
| CN110350035A (zh) | SiC MOSFET功率器件及其制备方法 | |
| CN106783851A (zh) | 集成肖特基二极管的SiCJFET器件及其制作方法 | |
| CN110518070A (zh) | 一种适用于单片集成的碳化硅ldmos器件及其制造方法 | |
| CN105470288B (zh) | Delta沟道掺杂SiC垂直功率MOS器件制作方法 | |
| CN103730359A (zh) | 复合栅介质SiC MISFET器件的制作方法 | |
| JP2005276978A (ja) | オーミック電極構造体の製造方法、オーミック電極構造体、半導体装置の製造方法および半導体装置 | |
| CN109755322A (zh) | 碳化硅mosfet器件及其制备方法 | |
| CN112133756A (zh) | 基于t型栅结构的pn结栅控氧化镓场效应晶体管及其制备方法 | |
| CN112820769A (zh) | 一种碳化硅mosfet器件及其制备方法 | |
| CN104659082B (zh) | 垂直结构AlGaN/GaN HEMT器件及其制作方法 | |
| WO2021042611A1 (zh) | 一种碳化硅半导体器件终端及其制造方法 | |
| CN103681256B (zh) | 一种碳化硅mosfet器件及其制作方法 | |
| CN107393814A (zh) | 一种mos功率器件及其制备方法 | |
| CN114220735A (zh) | 一种功率半导体器件的制作方法及功率半导体器件 | |
| CN111785776B (zh) | 垂直结构Ga2O3金属氧化物半导体场效应晶体管的制备方法 | |
| CN209963064U (zh) | 一种SiC基DMOSFET器件 | |
| CN106876471B (zh) | 双槽umosfet器件 | |
| CN109801959A (zh) | 一种SiC基DMOSFET器件及其制备方法 | |
| WO2019137093A1 (zh) | 一种SiC基DI-MOSFET的制备方法及SiC基DI-MOSFET | |
| CN104900701B (zh) | 带有双区浮动结的碳化硅umosfet器件及制作方法 | |
| CN105161526B (zh) | 提高垂直导电结构SiC MOSFET沟道迁移率的方法 | |
| CN106024627A (zh) | 具有低关态损耗的SiC基超结IGBT的制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20211222 Address after: 311421 building 23, No. 68 Jiangnan Road, Chunjiang street, Fuyang District, Hangzhou City, Zhejiang Province Patentee after: Hangzhou Institute of Optics and precision machinery Address before: 100083 No. 35, Qinghua East Road, Beijing, Haidian District Patentee before: INSTITUTE OF SEMICONDUCTORS, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220819 Address after: 311421 room 706, building 23, No. 68 Jiangnan Road, Chunjiang street, Fuyang District, Hangzhou City, Zhejiang Province Patentee after: Zhejiang Xinke Semiconductor Co.,Ltd. Address before: 311421 building 23, No. 68 Jiangnan Road, Chunjiang street, Fuyang District, Hangzhou City, Zhejiang Province Patentee before: Hangzhou Institute of Optics and precision machinery |
|
| TR01 | Transfer of patent right |