Delta沟道掺杂SiC垂直功率MOS器件制作方法
【专利说明】De I ta沟道掺杂S i C垂直功率MOS器件制作方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及微电子技术领域，特别是涉及一种Delta沟道掺杂SiC垂直功率MOS器件的制作方法。以减小SiC垂直功率MOS器件的阈值电压，提高沟道有效迀移率，从而改善功率M0S器件的导通特性。
【背景技术】
[0003]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的导通特性的改善以及瞬态特性的改善一直是功率器件的难点。虽然目前国内外众多研究组通过改善器件提结构以及表面结构以期望改善器件的导通特性，如在器件表面形成多子积累区，还有UM0S结构等等，但是由于表面多子区域的形成，很多器件是常开状态。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对上述工艺以及结构的不足，提出一种Delta沟道掺杂SiC的垂直功率M0S器件的制作方法，采用沟道进行Delta分层掺杂以改善SiC MISFET器件在高温、大功率应用时的可靠性，同时使器件保持在normal ly-ο??状态。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:一种Delta沟道掺杂SiC垂直功率M0S器件制作方法，其特征在于，该制作方法包括以下步骤:
A1、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；
A2、Delta沟道掺杂层的形成:在外延片表面形成Delta沟道掺杂层；
A3、P-base区的形成:在表面已经形成Delta沟道掺杂层的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A1离子注入；
A4、N+源区域高温离子注入:在进行过P-base区域A1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；
A5、P+接触区高温离子注入:在进行了 N+源区高温离子注入后的N-/N+型SiC外延片表面刻出P+掺杂区域窗口，然后进行P+高温离子注入；
A6、表面碳保护膜的形成:在进行了 N型掺杂高温A1离子注入之后，在N-/N+型SiC外延片表面形成碳保护膜；
A7、高温离子注入激活:对已经形成碳保护膜进行1600°C高温离子注入退火；
A8、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:
A9、栅介质层生长和栅氧图形的形成: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Si02栅介质层的生长和图形刻蚀；
A10、底部漏电极的形成:对进行了 Si02栅介质层的SiC外延片进行底部漏电极的生长； All、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；
A12、源漏电极退火:对淀积完源漏电极的整个器件进行源漏电极退火；
A13、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；
A14、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、利用接触版光刻出栅、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。
[0006]所述的步骤A2的具体工艺步骤为:
A21、将表面被清洗过的N-/N+型SiC外延片放入CVD外延炉当中，首先大面淀积浓度为2X 1014cm—3厚度为45nm的第一 SiC层；
A22、在淀积了第一 SiC层上淀积出厚度为5nm掺氮浓度为2X1018cm—3的第二 SiC层；
A23、在淀积了第二 SiC层上淀积出厚度为45nm的浓度为2X1014cm—3的第三SiC层；
A24、在淀积了第三SiC层上淀积出厚度为5nm掺氮浓度为2X1018cm—3的第四SiC层；
A25、在淀积了第四SiC层上淀积出厚度为45nm的浓度为2X1014cm—3的第五SiC层；
所述的步骤A3的具体工艺步骤为:
A31、在表面已经形成Delta沟道掺杂层的N-/N+型SiC外延片表面大面积淀积一层A1，厚度为2um作为高温离子注入的掩膜；
A32、在表面已经淀积了 A1膜的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；
A33、在已经光刻出P-base区域的N-/N+型SiC外延片表面淀积50nm的Si02层；
A34、将进行了 Si02淀积的SiC外延片放入高温离子注入机，在400°C下分四次进行高温A1离子注入，四次高温A1离子注入的剂量和能量依次为:4.9X1012cm—2/100K，7.5X1012cm—2/200Κ ,9.8X 1012cm—2/350K，2 X 1012cm—2/550K ；
A35、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Si02阻挡层以及A1掩膜层。
[0007]所述的步骤A4的具体工艺步骤为:
A41、在去除了表面Si02阻挡层和A1掩膜层的SiC外延片表面淀积淀积一层A1，厚度为2um作为高温源N离子注入的掩膜；
A42、在淀积了 A1掩膜的SiC外延片表面涂光刻胶、甩胶，光刻出高温源N离子注入区；A43、在已经淀积了 A1掩膜的SiC外延片表面淀积一层50nm的Si02层作为高温源N离子注入的阻挡层；
A44、将进行了 Si02淀积的SiC外延片放入高温离子注入机，在400°C下分四次进行高温高温N离子注入，四次高温高温N离子注入的剂量和能量依次为:5 X 1014cm—2/30K，6.0 X 1014cm—2/60K，8 X 1014cm—2/120Κ，1.5 X 1015cm—2/190K ；
A45、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Si02阻挡层以及A1掩膜层。
[0008]所述的步骤A5的具体工艺步骤为:
A51、在去除了表面Si02阻挡层和A1掩膜层的SiC外延片表面淀积淀积一层厚度为2um的A1，作为高温A1离子注入的掩膜；
A52、在淀积了 A1掩膜的SiC外延片表面涂光刻胶、甩胶，光刻出高温A1离子注入区窗 P；
A53、在已经淀积了 A1掩膜的SiC外延片表面淀积一层50nm的Si02层作为高温A1离子注入的阻挡层；
A54、将进行了 Si02淀积的SiC外延片放入高温离子注入机，在400°C下分四次进行高温A1离子注入，四次高温A1离子注入的剂量和能量依次为:2 X 1014cm—2/30K，3.Ο X 1014cm—2/80K，5X 1014cm—2/150Κ，1.0 X 1015cm—2/260Κ;
Α55、对进行了高温Α1离子注入后的SiC外延片在HF酸溶液当中清洗，去除表面的Si02阻挡层和A1阻挡层。
[0009]所述的步骤A6的具体工艺步骤为:
A61、在除掉表面Si02阻挡层和A1阻挡层的SiC外延片表面涂光刻胶、甩胶，放入烤箱中90°C下前烘1分钟；
A62、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，对光刻胶进行碳化，在SiC外延片表面形成碳膜；
A6 3、对进行过碳化的S i C外延片降温。
[0010]所述的步骤A7的具体工艺步骤为:
A71、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；
A72、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。
[0011 ]所述的步骤A8的具体工艺步骤为:
A81、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阀门到1/4，通N260秒，然后关掉氮气阀门；
A82、对带有碳膜的SiC外延片进行了 60秒的他冲洗之后，打开油栗，等到油栗的声音变大并且变得稳定的时候完全打开油栗阀门，等到栗稳定20-30分钟；
A83、打开氧气阀门，直到腔室里面的压力达到9-12mT;
A84、打开冷却系统，调节氧气流量到47 seem；
A85、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；
A86、关掉网络适配器电源，关掉02;
A87、将系统降压到常压，关掉冷却系统，对RIE反应室里面充N2直到反应室门可以打开，取出SiC外延片。
[0012]所述的步骤A9的具体工艺步骤为:
A91、对去除了表面碳膜的SiC外延片进行HF酸清洗；
A92、将进行进行过HF酸清洗SiC外延片放入高温氧化炉中加温，1180°C时，通入纯氧气，在干氧条件下氧化SiC外延片正面10小时，生成厚度为50nm的Si02氧化膜；
A93、对生长的氧化膜进行氮化:对生长的Si02氧化膜进行1175°C下2小时的NO退火； 所述的步骤A10的具体工艺步骤为:
A101、把已经形成Si02栅介质层的SiC外延片放入电子束蒸发室中；
A102、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。
[0013]所述的步骤All的具体工艺步骤为:
A111、在进行了漏衬底电极制作的SiC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；
A112、SiC外延片放入电子束蒸发室中；
A113、在SiC外延片正面蒸发厚度为20nm/240nm的Ni/Au作为源接触金属；
A114、剥离形成源接触金属图形。
[0014]所述的步骤A12的具体工艺步骤为: