一种离子注入沟道效应抑制方法与流程

本申请属于半导体器件制造，具体涉及一种离子注入沟道效应抑制方法。

背景技术：

1、碳化硅(sic)作为第三代半导体材料，相对于常见的硅(si)和砷化镓(gaas)等半导体材料，具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高电子饱和漂移速度、高物理化学稳定性等特点，是制作高温、大功率、耐高压、抗辐照器件的半导体材料。基于这些优良的特性，使得碳化硅材料成为制备高温电子器件、高频大功率器件更为理想的材料。

2、离子注入是制备sic功率器件的关键工艺之一，由于掺入的杂质在sic中扩散系数极低，因此不能像si器件制备过程中使用扩散工艺实现选择性掺杂，如果一个注入的离子刚好以平行通道的角度入射，只需要很少的能量就可以在sic外延片注入深处将出现拖尾现象，这便是离子注入的沟道效应，影响功率器件的电性参数。因此如何抑制离子注入过程中产生的沟道效应，是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种离子注入沟道效应抑制方法，用以解决如何抑制离子注入过程中产生沟道效应的问题。

2、为了解决上述技术问题，本申请提供了一种离子注入沟道效应抑制方法，所述方法包括以下步骤：

3、确定屏蔽层厚度，仿真获得形成所述屏蔽层的氧化仿真参数；

4、对确定厚度的所述屏蔽层进行离子注入仿真，获得离子注入的注入仿真参数；

5、以所述氧化仿真参数和所述注入仿真参数为依据，进行实际流片。

6、作为本申请的进一步改进，所述仿真获得形成所述屏蔽层的氧化仿真参数，包括：

7、利用半导体工艺模拟以及器件模拟软件tcad进行1d的热氧化仿真，仿真出形成所述屏蔽层的气压、气体流量、氧化时间；

8、其中，所述屏蔽层为sio2氧化层，热氧化过程中所使用的气体为o2，所述氧化仿真参数包括o2的气压、气体流量以及氧化时间。

9、作为本申请的进一步改进，基于所述确定厚度的屏蔽层进行离子注入仿真，获得离子注入的注入仿真参数，包括：

10、利用半导体工艺模拟以及器件模拟软件tcad在所述屏蔽层上进行离子注入仿真，获得离子注入的能量、剂量和角度；

11、其中，所述注入仿真参数包括离子注入的能量、剂量和角度。

12、作为本申请的进一步改进，所述获得离子注入的注入仿真参数之后，还包括：

13、利用tcad在未设置有屏蔽层的情况下，根据仿真后获取的所述注入仿真参数进行离子注入仿真；

14、获取未设置有屏蔽层时离子注入深度与注入浓度分布的曲线，并将设置有屏蔽层时离子注入深度与注入浓度分布的曲线，与所述未设置有屏蔽层时离子注入深度与注入浓度分布的曲线进行比对。

15、作为本申请的进一步改进，所述离子注入的方式为进行多次离子注入；

16、其中，多次所述离子注入的能量递减、多次所述离子注入的剂量递减，以形成均匀的离子掺杂分布。

17、作为本申请的进一步改进，所述离子注入的角度为0°。

18、作为本申请的进一步改进，以所述氧化仿真参数和所述注入仿真参数为依据，进行实际流片，包括：

19、选取外延片，采用rca标准清洗法对所述外延片进行清洗；

20、以所述氧化仿真参数和所述注入仿真参数为依据，在所述外延片上热氧化形成所述确定厚度的屏蔽层，并在形成有所述屏蔽层的外延片上进行离子注入；

21、在已完成离子注入的外延层上形成碳保护膜，完成激活退火后去除所述外延层上覆盖的碳保护膜，以获得所需的外延片。

22、作为本申请的进一步改进，获得所需的外延片之后，还包括：

23、对完成激活退火后获得的所述外延片进行二次离子质谱检测，获得该外延片对应的离子注入深度与注入浓度分布的曲线；

24、将所述外延片对应的离子注入深度与注入浓度分布的曲线，与仿真过程中获取的设置有屏蔽层时离子注入深度与注入浓度分布的曲线进行比对。

25、作为本申请的进一步改进，在所述外延片上热氧化形成所述确定厚度的屏蔽层之后，还包括：

26、测量当前所形成屏蔽层的厚度，若当前所述屏蔽层的厚度与仿真过程中确定的屏蔽层厚度不一致时，调整所述热氧化的氧化时间，直至当前所形成的屏蔽层的厚度与仿真过程中确定的屏蔽层厚度相一致。

27、作为本申请的进一步改进，所述外延片为sic晶片，所述sic晶片为n型掺杂；

28、所述屏蔽层为sio2氧化层，所述屏蔽层的厚度为20-50nm。

29、本申请提供的一种离子注入沟道效应抑制方法，具有以下有益效果：

30、本申请首先确定屏蔽层厚度，通过tcad软件进行1d的氧化仿真以获得形成屏蔽层的氧化仿真参数，基于屏蔽层进行离子注入仿真，获得离子注入的注入仿真参数，对比有屏蔽层和无屏蔽层情况下离子注入的拖尾效应是否得到改善，再以氧化仿真参数和注入仿真参数为依据，进行实际流片并对其进行sims测试，并将sims的测试结果与仿真结果进行比对，进一步验证了仿真结果的可靠性，通过屏蔽氧化层将注入的离子在进入sic晶片前的运动方向变为无序化，有效抑制了sic晶片离子注入过程中的沟道效应。

技术特征：

1.一种离子注入沟道效应抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种离子注入沟道效应抑制方法，其特征在于，所述仿真获得形成所述屏蔽层的氧化仿真参数，包括：

3.如权利要求1所述的一种离子注入沟道效应抑制方法，其特征在于，基于所述确定厚度的屏蔽层进行离子注入仿真，获得离子注入的注入仿真参数，包括：

4.如权利要求3所述的一种离子注入沟道效应抑制方法，其特征在于，所述获得离子注入的注入仿真参数之后，还包括：

5.如权利要求3所述的一种离子注入沟道效应抑制方法，其特征在于，所述离子注入的方式为进行多次离子注入；

6.如权利要求3所述的一种离子注入沟道效应抑制方法，其特征在于，所述离子注入的角度为0°。

7.如权利要求1所述的一种离子注入沟道效应抑制方法，其特征在于，以所述氧化仿真参数和所述注入仿真参数为依据，进行实际流片，包括：

8.如权利要求7所述的一种离子注入沟道效应抑制方法，其特征在于，获得所需的外延片之后，还包括：

9.如权利要求7所述的一种离子注入沟道效应抑制方法，其特征在于，在所述外延片上热氧化形成所述确定厚度的屏蔽层之后，还包括：

10.如权利要求7所述的一种离子注入沟道效应抑制方法，其特征在于，所述外延片为sic晶片，所述sic晶片为n型掺杂；

技术总结
本申请公开了一种离子注入沟道效应抑制方法，所述方法包括确定屏蔽层厚度，仿真获得形成所述屏蔽层的氧化仿真参数；对确定厚度的所述屏蔽层进行离子注入仿真，获得离子注入的注入仿真参数；以所述氧化仿真参数和所述注入仿真参数为依据，进行实际流片；还包括选取外延片，以所述氧化仿真参数和所述注入仿真参数为依据，在所述外延片上热氧化形成所述确定厚度的屏蔽层，并在形成有所述屏蔽层的外延片上进行离子注入；在已完成离子注入的外延层上形成碳保护膜，完成激活退火后去除所述外延层上覆盖的碳保护膜，本申请通过设置屏蔽氧化层将注入的离子在进入SiC晶片前的运动方向变为无序化，有效抑制了SiC晶片离子注入过程中的沟道效应。

技术研发人员：张帅,和巍巍,张良关
受保护的技术使用者：深圳基本半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15