分区复合栅结构SiC DMISFET器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子技术领域，特别是涉及一种分区复合栅结构SiC DMISFET器件的制作方法。以减小SiC/Si02界面态密度，降低栅介质层内的电场强度，减小FN隧穿电流，改善栅介质层的可靠性，从而提高其在高温、大功率应用时的可靠性。
【背景技术】
[0002]SiC具有独特的物理、化学及电学特性，是在高温、高频、大功率及抗辐射等极端应用领域极具发展潜力的半导体材料。SiC功率MOSFET的最佳工作状态与栅介质绝缘层界面特性及体特性紧密相关。栅介质层的可靠性问题已经成为SiC DM0SFET器件急需解决的主要问题。虽然目前国内外众多研宄组对改善SiC/Si02W面质量进行了大量实验研宄，如在NO或者N2O氛围中进行栅氧化或者退火的方法来去除SiC/Si02界面除掉碳残留物，减少界面陷阱，提高器件反型层沟道迀移率，但是这种方法减小界面态的同时，增加了固定电荷，引起阈值电压的负漂移，导致DMOS器件在关断状态下非常高的泄漏电流。据此在国内外目前使用1^811-1(/5102叠栅材料来替换S12作为SiCMIS器件的栅介质层，但是研宄证明仍旧存在很高的栅泄漏电流。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对上述工艺的不足，提出一种分区复合栅结构SiC DMISFET器件的制作方法，采用分区电场调制的思想，从而减少FN隧穿电流，提高栅介质的可靠性，以改善SiC MISFET器件在高温、大功率应用时的可靠性。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0005]一种分区复合栅结构SiC DMISFET器件的制作方法，该制作方法包括以下步骤:
[0006]Al、基片表面清洗:对N-/N+型SiC外延片的表面进行标准湿法工艺清洗；
[0007]A2、P-base区高温离子注入:在表面被清洗过的N-/N+型SiC外延片表面涂光刻胶，刻出P-base区高温离子注入区域，然后进行P-base区高温Al离子注入；
[0008]A3、N+源区域高温离子注入:在进行过P-base区域Al高温离子注入之后，刻出N+掺杂源区，然后进行N+源区高温N离子注入；
[0009]A4、P型接触离子注入的形成:在进行N+掺杂源区N离子注入之后，刻出P型掺杂接触区域，然后进行P型掺杂高温Al离子注入；
[0010]A5、表面碳保护膜的形成:在进行了 P型掺杂高温Al离子注入之后，在N-/N+型SiC外延片表面形成碳保护膜；
[0011]A6、高温离子注入激活:对N-/N+型SiC外延片表面形成碳保护膜进行1600°C高温离子注入退火；
[0012]A7、表面碳膜的去除:对进行过高温离子注入退火之后的SiC外延片进行表面碳膜的去除:
[0013]AS、复合栅介质层生长:将去除了表面碳膜的SiC外延片进行大面积HF酸清洗，然后进行Al203/Nitrided_Si02复合栅介质层的生长；
[0014]A9、底部漏电极的形成:对进行了八1203/附1:1^(16(1-5;[02复合栅介质层的SiC外延片进行底部漏电极的生长；
[0015]A10、源区电极的形成:在进行完底部漏电极的生长之后，在SiC外延片表面涂剥离胶、光刻胶、刻出源接触孔，进行源金属淀积，并剥离形成源图形；
[0016]All、栅电极的形成:对进行了源漏电极退火的SiC外延片进行栅电极的形成；
[0017]A12、栅、源互连电极的形成:对形成栅电极的SiC外延片表面涂剥离胶、光刻胶、刻出栅、源接触孔，进行栅、源互连金属淀积，并剥离形成栅、源互连图形。
[0018]作为对上述技术方案的改进，步骤A2的具体工艺步骤为:
[0019]A21、将表面被清洗过的N-/N+型SiC外延片放入PECVD当中，大面积淀积S1jl，厚度为60nm ；
[0020]A22、在淀积了 S12的SiC外延片表面涂光刻胶，并光刻出P_base区域；然后在HF酸溶液当中将未经光刻胶保护的S1Jl清洗掉，露出P-base区高温离子注入区域；
[0021]A23、将露出P-base区域的SiC外延片放入高温离子注入机，在400°C下分四次进行高温Al离子注入，四次高温Al离子注入的剂量和能量依次为:4.9 X 112Cm _2/100K，7.5 X 112Cm -2/200Κ，9.8X1012cm -2/350K，2 X 1012cm _2/550Κ ；
[0022]Α24、对进行了高温离子注入后的SiC外延片在HF溶液中清洗，去除表面的S12阻挡层。
[0023]作为对上述技术方案的改进，步骤A3的具体工艺步骤为:
[0024]A31、将去除了表面S1JI挡层的SiC外延片放入PECVD当中，大面积淀积S12层，厚度为60nm ；
[0025]A32、在淀积了 5102的SiC外延片表面涂光刻胶、甩胶，光刻出源欧姆接触孔；然后在HF酸溶液当中将未经光刻胶保护的S1Jl清洗掉，露出源欧姆接触孔；
[0026]A33、将露出源欧姆接触孔的SiC外延片放入高温离子注入机，在400°C下分四次进行高温N离子注入，四次高温N离子注入的剂量和能量依次为:5X 114Cm _2/30K，6.0XlO14Cm -2/60K，8X1014cm _2/120K, 1.5 XlO15Cm _2/190Κ ；
[0027]Α34、对进行了高温N离子注入后的SiC外延片在HF酸溶液当中清洗，去除表面的S1Jl挡层。
[0028]作为对上述技术方案的改进，步骤Α4的具体工艺步骤为:
[0029]Α41、将去除了表面S12阻挡层的SiC外延片放入PECVD当中，大面积淀积3102层，厚度为60nm ；
[0030]A42、在淀积了 S1^ SiC外延片表面涂光刻胶、甩胶，光刻出P型接触孔；然后在HF酸溶液当中将未经光刻胶保护的S1Jl清洗掉，露出P型P型接触孔；
[0031]A43、将露出P型P型接触孔的SiC外延片放入高温离子注入机，在400°C下分四次进行高温Al离子注入，四次高温Al离子注入的剂量和能量依次为:2X 114Cm _2/30K，3.0XlO14Cm -2/80K，5X1014cm -2/150K，1.0 X 1015cm _2/260Κ ；
[0032]Α44、对进行了高温Al离子注入后的SiC外延片在HF酸溶液当中清洗，去除表面的S1JI挡层。
[0033]作为对上述技术方案的改进，步骤Α5的具体工艺步骤为:
[0034]A51、在除掉表面S1JI挡层的SiC外延片表面涂光刻胶、甩胶，放入烤箱中90°C下前烘I分钟；
[0035]A52、将进行前烘过的SiC外延片放入高温退火炉中，在600°C下保持30分钟，进行碳化；
[0036]A53、对进行过碳化的SiC外延片进行降温。
[0037]作为对上述技术方案的改进，步骤A6的具体工艺步骤为:
[0038]A61、将碳化的SiC外延片置于高温退火炉中，将有碳膜的一面朝下，抽真空到10_7Torr，充Ar气，逐步升温到1600°C，在1600°C停留30分钟，进行高温离子注入退火；
[0039]A62、待高温退火炉降温至常温时，将SiC外延片从高温退火炉中拿出。
[0040]作为对上述技术方案的改进，步骤A7的具体工艺步骤为:
[0041]A71、将高温退火的SiC外延片放入RIE反应室中，带有碳膜的一面朝上，关上反应室阀门，打开N2_门到1/4，通\60秒，然后关掉氮气阀门；
[0042]A72、对带有碳膜的SiC外延片进行了 60秒的队冲洗之后，打开油泵，等到油泵的声音变大并且变得稳定的时候完全打开油泵阀门，等到泵稳定20-30分钟；
[0043]A73、打开氧气阀门，直到腔室里面的压力达到9_12mT ；
[0044]A74、打开冷却系统，调节氧气流量到47sccm ；
[0045]A75、打开射频网络适配器，计时90分钟去掉SiC外延片表面的碳膜；
[0046]A76、关掉网络适配器电源，关掉O2;
[0047]A77、将系统降压到常压，关掉冷却系统，对RIE反应室里面充队直到反应室门可以打开，取出SiC外延片。
[0048]作为对上述技术方案的改进，步骤AS的具体工艺步骤为:
[0049]A81、对去除了表面碳膜的SiC外延片进行HF酸清洗；
[0050]A82、将进行进行过HF酸清洗SiC外延片放入高温氧化炉中，1180°C时，通入纯氧气，在干氧条件下氧化SiC外延片正面lOmin，生成厚度为8nm的S12氧化膜；
[0051]A83、对生长的氧化膜进行氮化:对生长的S12氧化膜进行1175°C下2小时的NO退火；
[0052]A84、利用底层栅介质版形成底层栅介质图形；
[0053]A85、将进行NO气体处理后的SiC外延片放入原子层淀积反应室中，以三甲基铝TMA和H2O为源，温度为300°C，气压为2Torr，得到厚度为20nm的Al2O3薄膜；
[0054]A86、利用栅介质版形成栅介质图形。
[0055]作为对上述技术方案的改进，步骤A9的具体工艺步骤为:
[0056]A91、把已经形成分区复合栅介质Al203/Nitrided-Si(y^ SiC外延片放入电子束蒸发室中；
[0057]A92、在SiC外延片背面上蒸发厚度为20nm/240nm的Ni/Au作为漏接触金属。
[0058]作为对上述技术方案的改进，步骤AlO的具体工艺步骤为:
[0059]A11、在进行了漏衬底电极制作的S i C外延片正面涂剥离胶、光刻胶，光刻，清洗光刻胶、剥离胶，露出有效源电极接触区域；
[0060]A102、SiC外延片放入电子束蒸发室中；
[0061]A103、在SiC外延片正面蒸发厚度为20nm/240nm的Ni/Au作为源接触金属；
[0062]A104、剥离形成源接触金属图形；
[0063]A105、将进行了源漏电极制作的SiC外延片置于退火炉中在950°C下合金退火30分钟。
[0064]作为对上述技术方案的改进，步骤All的具体工艺步骤为:
[0065]A111、在进行了大面积复合栅介质生长的SiC外延片表面涂剥离胶，甩胶；
[0066]A112、在涂完剥离胶的SiC外延片表面涂光刻胶，甩胶，利用栅版光刻出栅金属区域；
[0067]Al 13、在刻出栅接触孔的SiC外延片表面上蒸发厚度为20nm/240nm的Ni/Au作为栅接触金属；
[0068]A114、利用剥离方法形成栅图形。
[0069]作为对上述技术方案的改进，步骤A12的具体工艺步骤为:
[0070]A