碳化硅离子注入掺杂掩膜结构及其制备方法_3

文档序号:8906699阅读:来源:国知局
[0093]实施例1和实施例2描述的碳化硅离子注入掺杂掩膜结构通过Si02、Poly-Si或S12, Poly-Si和S12的结构来实现选区掺杂浓度均匀分布,解决了离子注入SiC外延片I后的箱型杂质浓度不均匀分布现象,同时要减少高能离子注入SiC外延片I带来的表面损伤。在进行选区掺杂时,本发明具体实施例使被注入SiC区域的掺杂浓度呈均匀分布。高能离子注入直接轰击SiC表面会带来表面损伤,本发明能够有效减少高能离子注入带来的表面损伤。同时,两种实施例的材料都采用非金属材料作为离子注入掩膜结构,并且在去除过程的产物都是溶于清洗液或是以气态存在,不会在SiC外延片I的表面导致残留,更不会存在金属。
[0094]实施例3:如附图13至附图17所示,本发明第一种碳化硅离子注入掺杂掩膜结构制备方法的具体实施例,上述第一种碳化硅离子注入掺杂掩膜结构制备方法的具体实施例,包括以下步骤:
[0095]SlOO:掩膜层形成步骤,准备SiC外延片1,如附图13所示,在SiC外延片I的表面形成第一阻挡层2,第一阻挡层2作为表面保护层以及低杂质浓度分布层;
[0096]在第一阻挡层2的表面淀积第二阻挡层3,作为离子注入阻挡层,如附图14所示;
[0097]SlOl:第二阻挡层刻蚀窗口形成步骤,在第二阻挡层3的表面涂敷光刻胶5,在掩膜板下经过曝光并显影形成第二阻挡层刻蚀窗口 10,使要刻蚀第二阻挡层3的区域暴露出来,如附图15所示;
[0098]S102:离子注入窗口形成步骤,在光刻胶5的掩膜下,选区刻蚀第二阻挡层3暴露出来的区域,使处于离子注入区域上的第一阻挡层2暴露出来,形成离子注入窗口 11,如附图16所示;
[0099]S103:离子注入步骤,采用多次多能离子注入,形成SiC外延片I中的箱形杂质浓度分布,如附图17所示。
[0100]作为本发明第一种碳化硅离子注入掺杂掩膜结构制备方法的较佳实施例,第一阻挡层2进一步采用S12,第二阻挡层3进一步采用多晶硅,第二阻挡层3的厚度取决于离子注入的最高能量。作为本发明一种典型的具体实施例,第一阻挡层2的厚度进一步为50?lOOnm,第二阻挡层3的厚度进一步为1000?2000nm。
[0101]在离子注入步骤之前,选区刻蚀第二阻挡层3暴露出来的区域之后,还包括去除未被显影部分的光刻胶5的步骤。
[0102]在掩膜层形成步骤中,采用热氧化生长或是等离子体增强化学气相沉积法淀积生成第一阻挡层2。
[0103]在掩膜层形成步骤中,采用低压化学气相沉积法淀积生成第二阻挡层3。
[0104]在离子注入窗口形成步骤中,使用氯基气体高能等离子体干法刻蚀第二阻挡层3暴露出来的区域。
[0105]作为本发明一种典型的具体实施例,在离子注入步骤中,采用注入能量/ 剂量分别为 550keV/l.47X1013cnT2、412keV/lX1013cnT2、307keV/6.TXlOicm'212keV/6.5X 112CnT2和150keV/6X 112CnT2的等离子体进行多次多能离子注入。
[0106]下面以第一阻挡层2采用S12,第二阻挡层3采用多晶硅为例,生成实施例1描述的Si02/Poly-Si型结构的SiC离子注入掺杂掩膜结构的具体步骤为:
[0107](I)掩膜层形成:先形成一层S12,可以采用热氧化生长或是PECVD法淀积,以此作为表面保护层以及低杂质浓度分布层,作为本发明一种典型的具体实施例,S12的厚度进一步为50?10nm ;
[0108]然后是采用LPCVD法淀积一层多晶硅,以此作为离子注入阻挡层,作为本发明一种典型的具体实施例,多晶硅的厚度进一步为1000?2000nm ;
[0109](2)刻蚀窗口形成:涂敷光刻胶,在掩膜板下经过曝光并显影形成刻蚀窗口,使要刻蚀多晶硅的区域暴露出来;
[0110](3)离子注入窗口形成:在光刻胶的掩膜下,使用氯基气体高能等离子体干法刻蚀暴露出来的多晶硅,使离子注入区域上的S12暴露出来,形成离子注入窗口 ;
[0111](4)离子注入:采用多次多能离子注入,作为本发明一种典型的具体实施例,注入能量、剂量为 550keV/l.47X1013cm_2,412keV/lX1013cm_2,307keV/6.7X1012cm_2,212keV/6.5X 1012cnT2,150keV/6X 11W2,以此形成如附图3所示的箱形杂质浓度分布。
[0112]在实施例3的Si02/Poly-Si型离子注入掺杂掩膜结构制备过程中,氯基气体高能等离子体干法刻蚀多晶硅表面的产物是四氯化硅气体,不形成其他沉积物。在刻蚀到Poly-Si/Si02的交界面处时,刻蚀机会检测出Si02/Poly-Si的高比例而停止通入反应物,刻蚀则自动停止,SiC被注入区上只留下一层薄的S12作为保护层。实施例3在离子注入SiC区上面有一层薄的S12,避免了高能离子注入直接轰击SiC的表面,减少了 SiC外延片I的表面损伤。实施例3采用热氧化生长或PECVD法沉积S12, LPCVD法淀积多晶硅,以光刻的方法用氯基气体高能等离子体干法刻蚀多晶硅,能够形成陡直的剖面结构。
[0113]实施例4:如附图19至附图24所示,本发明第二种碳化硅离子注入掺杂掩膜结构制备方法的具体实施例,上述第二种碳化硅离子注入掺杂掩膜结构制备方法的具体实施例,包括以下步骤:
[0114]S200:掩膜层形成步骤,准备SiC外延片1,如附图19所示,在SiC外延片I的表面形成第一阻挡层2,第一阻挡层2作为表面保护层以及低杂质浓度分布层;
[0115]在第一阻挡层2的表面淀积第二阻挡层3,作为离子注入阻挡层;
[0116]在第二阻挡层3的表面淀积第三阻挡层4,作为选区刻蚀第二阻挡层3的掩膜层,如附图20所示;
[0117]S201:第三阻挡层刻蚀窗口形成步骤,在第三阻挡层4的表面涂敷光刻胶5,在掩膜板下经过曝光并显影形成第三阻挡层刻蚀窗口 12,使要刻蚀第三阻挡层4的区域暴露出来,如附图21所示;
[0118]S202:第二阻挡层刻蚀窗口形成步骤,去除第三阻挡层4暴露出来的区域,使要刻蚀的第二阻挡层3的区域暴露出来,形成第二阻挡层刻蚀窗口 10,如附图22所示;
[0119]S203:离子注入窗口形成步骤,选区刻蚀第二阻挡层3暴露出来的区域,使处于离子注入区域上的第一阻挡层2暴露出来,形成离子注入窗口 11,如附图23所示;
[0120]S204:离子注入步骤,采用多次多能离子注入,形成SiC外延片I中的箱形杂质浓度分布,如附图24所示。
[0121]作为本发明第二种碳化硅离子注入掺杂掩膜结构制备方法的较佳实施例,第一阻挡层2进一步采用S12,第二阻挡层3进一步采用多晶硅,第二阻挡层3的厚度取决于离子注入的最高能量,第三阻挡层2进一步采用Si02。作为本发明一种典型的具体实施例,第一阻挡层2的厚度进一步为50?lOOnm,第二阻挡层3的厚度进一步为1000?2000nm,第三阻挡层4的厚度进一步为10?50nm。
[0122]在离子注入窗口形成步骤中,选区刻蚀第二阻挡层3暴露出来的区域之前,还包括去除未被显影部分的光刻胶5的步骤。
[0123]在第二阻挡层刻蚀窗口形成步骤中,采用湿法腐蚀或干法刻蚀去除第三阻挡层4暴露出来的区域。
[0124]在掩膜层形成步骤中,采用热氧化生长或是等离子体增强化学气相沉积法淀积生成第一阻挡层2。
[0125]在掩膜层形成步骤中,采用低压化学气相沉积法淀积生成第二阻挡层3。
[0126]在掩膜层形成步骤中,采用热氧化生长或是等离子体增强化学气相沉积法淀积生成第三阻挡层4。
[0127]在离子注入窗口形成步骤中,使用氯基气体高能等离子体干法刻蚀第二阻挡层3暴露出来的区域。
[0128]在离子注入步骤中,采用注入能量/剂量分别为550keV/l.47X 11W,412keV/lX1013cm_2、307keV/6.7X1012cm_2、212keV/6.5X1012cm_2 和 150keV/6 X 11W2 的等离子体进行多次多能离子注入。
[0129]下面以第一阻挡层2采用S12,第二阻挡层3采用多晶硅,第三阻挡层4采用S12为例,生成实施例2描述的Si02/Poly-Si/Si02型结构的SiC离子注入掺杂掩膜结构的具体步骤为:
[0130](I)掩膜层形成:先形成一层S12,可以采用热氧化生长或是PECVD法淀积,以此作为表面保护层以及低杂质浓度分布层,作为本发明一种典型的具体实施例,S12的厚度进一步为50?10nm ;
[0131]然后是采用LPCVD法淀积一层多晶硅,以此作为阻挡层,作为本发明一种典型的具体实施例,多晶硅的厚度进一步为1000?2000nm ;
[0132]接着是采用PECVD淀积的方法形成一层S12,以此作为选区刻蚀多晶硅的掩膜材料,作为本发明一种典型的具体实施例,S12的厚度进一步为10?50nm ;
[0133](2) S12刻蚀窗口形成:涂敷光刻胶,在掩膜板下经过曝光并显影形成刻蚀窗口,使要刻蚀S12的区域暴露出来,形成S12刻蚀窗口 ;
[0134](3)多晶硅刻蚀窗口形成:采用湿法腐蚀或干法刻蚀去除暴露出的S12,使要刻蚀的多晶硅区域暴露出来,形成多晶硅刻蚀窗口,作为本发明一种典型的具体实施例,使用氢氟酸(49%)与氟化铵(40%)按1:7的配比液进行湿法腐蚀;
[0135](4)离子注入窗口形成:先去除未被显影部分的光刻胶,然后再使用氯基气体高能等离子体干法刻蚀暴露出的多晶硅,使选区离子注入区域的S12暴露出来,形成离子注入窗P。
[0136](5)离子注入:采用多次多能离子注入,作为本发明一种典型的具体实施例,注入能量、剂量为 550keV/l.47X1013cm_2,412keV/lX1013cm_2,307keV/6.7X10
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