基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅sbd器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件及其制造方法，所述碳化硅SBD器件包括金屬、SiO2隔離介質(zhì)、溝槽、一次N-外延層、二次P+外延層、三次N-外延層、N+襯底區(qū)、歐姆接觸區(qū)，其中，所述溝槽與二次P+外延層上下對齊，形狀相同，或者與非二次P+外延層區(qū)，上下對齊，形狀相同。本發(fā)明集合了溝槽式碳化硅SBD和和浮動結(jié)碳化硅SBD的優(yōu)點(diǎn)，提高了擊穿電壓，降低了導(dǎo)通電阻。
【專利說明】基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅材料比Si具有更優(yōu)良的電學(xué)性能，這使它十分適合于高壓、大功率以及高頻等領(lǐng)域。而它的發(fā)展步伐已經(jīng)超過其他寬禁帶半導(dǎo)體，比其他寬禁帶半導(dǎo)體有更廣泛的應(yīng)用。
[0003]SiC材料禁帶寬度大，可達(dá)到3eV以上，是Si的3倍，臨界擊穿電場可達(dá)到2MV/cm以上，比Si高出一個數(shù)量級，而在高壓大功率器件中，往往需要較厚的輕摻雜的外延層來獲得較高的反向擊穿電壓，但是這會導(dǎo)致正向?qū)ㄌ匦缘慕档停@就使SiC在高壓大功率領(lǐng)域顯現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢，在相同擊穿電壓下，SiC功率器件的導(dǎo)通電阻只有Si功率器件的1/100到1/200，而在相同的特征導(dǎo)通電阻下，Si功率器件的擊穿電壓是SiC功率器件的1/10到1/20。此外SiC材料熱導(dǎo)率高(4.9ff/cm.K左右)，是Si的8倍，并且器件耐高溫，比Si更適合于大電流器件。SiC載流子壽命短，只有幾納秒到幾百納秒。在相同導(dǎo)通電阻下，SiC器件的開關(guān)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Si器件的開關(guān)速度，更適合制造高頻功率器件。SiC材料的抗輻照特性也十分優(yōu)秀，在相同輻射條件下，SiC材料中弓丨入的電子-空穴對比Si材料要少得多。因此，SiC優(yōu)良的物理特性使得SiC器件在航空航天電子，高溫輻射惡劣環(huán)境、軍用電子、石油勘探、、自動化、核能、無線通信、雷達(dá)、汽車電子、大功率相控陣?yán)?、射頻RF和微波等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，并且在未來的新能源如水能、風(fēng)能和太陽能等領(lǐng)域也有極其良好的應(yīng)用前景。
[0004]功率半導(dǎo)體器件在發(fā)展過程中一直追求更大的電流和更大的反向阻斷電壓，為了實(shí)現(xiàn)高擊穿電壓，在近幾年功率器件新結(jié)構(gòu)的研究中，最熱的就是超結(jié)結(jié)構(gòu)、半超結(jié)結(jié)構(gòu)以及浮結(jié)結(jié)構(gòu)?！俺Y(jié)”的概念由Tarsuhiko等人再1997年提出，但是超結(jié)的制造難度很大，多次交替的離子注入和外延生長尤其對SiC更難。相比來說，浮動結(jié)器件更容易實(shí)現(xiàn)。SiC浮動結(jié)器件已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室由T Hatakeyama等人首次制造成功。
[0005]浮動結(jié)碳化硅肖特基二極管(SiC FJ-SBD)相對于傳統(tǒng)肖特基二極管，在器件的外延層中引入了埋層，增大了器件的擊穿電壓。而溝槽式肖特基二極管通過在器件表面引入溝槽增大了正向?qū)娏?，這兩種碳化硅器件在近幾年都在功率器件倍領(lǐng)域關(guān)注。
[0006]但是浮動結(jié)碳化硅SBD引入的埋層導(dǎo)致正向?qū)娏鞯膶?dǎo)電溝道變窄，降低了器件的正向?qū)ㄌ匦浴Ｍ瑫r一次外延層表面離子注入會引入界面缺陷和晶格損傷。而溝槽式碳化硅SBD的溝槽拐角處導(dǎo)致了器件在反向電壓的作用下引入峰值電場，降低了器件的擊穿電壓。
[0007]鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長時間的研究和實(shí)踐終于獲得了本創(chuàng)作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件及其制造方法，用以克服上述技術(shù)缺陷。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件，其包括金屬、S12隔離介質(zhì)、溝槽、一次N-外延層、二次P+外延層、三次N—外延層、N+襯底區(qū)、歐姆接觸區(qū)，其中，
[0010]所述溝槽與二次P+外延層上下對齊，形狀相同，或者與非二次P+外延層區(qū)上下對齊，形狀相同。
[0011]進(jìn)一步，所述溝槽與此溝槽下方的二次P+外延層形狀相同，面積相等，邊緣對齊，或者每個溝槽與此溝槽下方的非二次P+外延層區(qū)的形狀相同，面積相等，邊緣對齊。
[0012]進(jìn)一步，所述溝槽的深度為I?3μπι，位于金屬I下方，三次N—外延層的表面。
[0013]進(jìn)一步，所述一次N—外延層位于N+襯底之上，厚度為5?15 μ m，其中氮離子的摻雜濃度為摻雜濃度為IxlO15Cnr3?lxl016cm_3。
[0014]進(jìn)一步，所述二次P+外延層位于一次N—外延層表面，其鋁離子的摻雜濃度為Ix117CnT3?lX1019cnT3，厚度為0.5μπι ;三次N—外延層位于二次P+外延層上方，厚度是5?15 μ m，其中氮離子的摻雜濃度為摻雜濃度為lxl015CnT3?Ix116CnT3 ;經(jīng)過三次外延生長后外延層的總厚度為20 μ m。
[0015]本發(fā)明還提供一種基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件的制造方法，該具體過程為:
[0016]步驟a，在N+碳化硅襯底上樣片外延生長一次N_外延層，外延層厚度為5?15 μ m，，氮離子摻雜濃度為IxlO15Cnr3?lxl016cm_3 ；
[0017]步驟b，在一次f外延層上生長二次P+外延層，形成所述的二次P+外延層，摻雜濃度為lxl017cnT3?IxlO19Cm-3, 二次P+外延層的厚度為0.5 μ m ；
[0018]步驟c，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進(jìn)行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進(jìn)行，溝槽的刻蝕深度為0.7?I μ m ;
[0019]步驟d，在二次P+外延層上外延生長三次N—外延層，外延層厚度為5?15 μ m，，氮離子摻雜濃度為IxlO15Cnr3?IxlO16Cm-3 ；
[0020]步驟e，采用干氧氧化和濕氧氧化結(jié)合的工藝，在SiC樣片正面形成厚度為200nm的S12隔離介質(zhì)；
[0021]步驟f，在SiC樣片的背面淀積300nm/100nm的Al/Ti合金，在1050°C下氮?dú)鈿夥罩袑iC樣片進(jìn)行退火3min ；
[0022]步驟g，以光刻膠作為掩膜，對S12進(jìn)行選擇性刻蝕，形成肖特基接觸窗口 ；刻蝕為RIE刻蝕，反應(yīng)氣體為CHF3 ；
[0023]步驟h，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進(jìn)行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進(jìn)行，溝槽的刻蝕深度為I?3 μ m ;
[0024]步驟i，在SiC樣片淀積厚度為分別為lnm/200nm/1000nm的金屬Ti/Ni/Al，正面涂膠、光刻后形成肖特基接觸；
[0025]步驟j，對SiC樣片正面進(jìn)行PI膠鈍化。
[0026]8、根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有溝槽的浮動結(jié)碳化硅SBD器件的制作方法，其特征在于，在上述步驟b中，外延溫度為1570°C，壓力為lOOmbar，反應(yīng)氣體采用硅烷和丙烷，載運(yùn)氣體采用純氫氣，雜質(zhì)源采用三甲基鋁。
[0027]9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有溝槽的浮動結(jié)碳化硅SBD器件的制作方法，其特征在于，在上述步驟g中，反應(yīng)氣體為CHF3，氣體流量為40cm3/min，射頻電源功率為200W，反應(yīng)室氣體壓力為5Pa。
[0028]進(jìn)一步，在上述步驟a和d中，生長氣壓為lOOmbar，生長溫度是1600°C，反應(yīng)氣體為娃燒和丙燒，載運(yùn)氣體米用純氫氣，雜質(zhì)源為液態(tài)氮?dú)狻?br> [0029]進(jìn)一步，在上述步驟b中，外延溫度為1570°C，壓力為lOOmbar，反應(yīng)氣體采用硅烷和丙烷，載運(yùn)氣體采用純氫氣，雜質(zhì)源采用三甲基鋁。
[0030]進(jìn)一步，在上述步驟f中，反應(yīng)氣體為CHF3，氣體流量為40cm3/min，射頻電源功率為200W，反應(yīng)室氣體壓力為5Pa。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比較本發(fā)明的有益效果在于:在保留了浮動結(jié)碳化硅SBD和溝槽式碳化硅SBD優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對浮動結(jié)碳化硅SBD和溝槽式碳化硅SBD進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上合理的改進(jìn)，將兩種器件以一定方式進(jìn)行了合理的組合和排列，克服了溝槽式碳化硅SBD擊穿電壓低和浮動結(jié)碳化硅SBD導(dǎo)通電流小的缺點(diǎn)。從而提高了擊穿電壓，降低了導(dǎo)通電阻。
[0032]本發(fā)明提供的器件引入了二次P+外延層，沒有離子注入工藝引起的表面缺陷和晶格損傷，浮動結(jié)厚度不受限制。
[0033]本發(fā)明提供的器件具有耐高溫、開關(guān)時間短和抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于汽車電子、航空航天電子和電力電子領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1a為本發(fā)明溝槽與二次P+外延層上下對齊的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件的剖面圖；
[0035]圖1b為本發(fā)明中溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件的俯視圖；
[0036]圖2為本發(fā)明溝槽與非二次P+外延層區(qū)上下對齊的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件的剖面圖；
[0037]圖3為本發(fā)明制作溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。
[0039]請參閱圖la、lb和2所示,本發(fā)明具有溝槽的浮動碳化娃SBD器件包括金屬US12隔離介質(zhì)2、溝槽3、一次N-外延層4、二次P+外延層5、三次N—外延層6、N+襯底區(qū)7、歐姆接觸區(qū)8，其中，
[0040]其中，所述N+襯底7是重?fù)诫s的N型碳化硅(SiC)襯底片，摻雜濃度為I X 118CnT3或 5 X 118Cm 3O
[0041]所述一次N—外延層4位于N+襯底7之上，厚度為5?15 μ m，其中氮離子的摻雜濃度為摻雜濃度為lxl015cnT3?lxl016cnT3。
[0042]所述二次P+外延層5位于一次N—外延層4表面，其鋁離子的摻雜濃度為IxlO17Cnr3?IxlO1W3,厚度為0.5 μ m。三次N—外延層6位于二次P+外延層5上方，厚度是5?15 μ m,其中氮離子的摻雜濃度為摻雜濃度為lxl015cm_3?lxl016cm_3。外延層的總厚度為20 μ m。
[0043]所述金屬I和S12隔離介質(zhì)2位于三次Pf外延層6上方,金屬I和S12隔離介質(zhì)2相鄰，且金屬I與和S1JS離介質(zhì)2有交界處12，如圖2所示。
[0044]所述溝槽3的深度為I?3μπι，位于金屬I下方，且具有交界處13。三次Ν_外延層6的表面。每個溝槽3與下方相對應(yīng)的二次P+外延層5或和非二次P+外延層區(qū)5形狀相同，面積相等，上下對齊。
[0045]所述溝槽3與此溝槽3下方的二次P+外延層形狀相同，且每個溝槽3與此溝槽下方的非二次P+外延層區(qū)的面積相等，邊緣對齊。
[0046]圖3為本發(fā)明制作具有條形溝槽的浮動結(jié)碳化硅SBD器件的流程圖，該具體過程為:
[0047]步驟a，在N+碳化硅襯底上樣片外延生長一次Ν_外延層，外延層厚度為5?15 μ m，，氮離子摻雜濃度為IxlO15Cnr3?lxl016cm_3 ；
[0048]步驟b，在一次f外延層上生長二次P+外延層，形成所述的二次P+外延層，摻雜濃度為lxl017cnT3?IxlO19Cm-3, 二次P+外延層的厚度為0.5 μ m ；
[0049]步驟C，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進(jìn)行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進(jìn)行，溝槽的刻蝕深度為0.7?I μ m ;
[0050]步驟d，在二次P+外延層上外延生長三次N—外延層，外延層厚度為5?15 μ m，，氮離子摻雜濃度為IxlO15Cnr3?lxl016cm_3 ；
[0051]步驟e，采用干氧氧化和濕氧氧化結(jié)合的工藝，在SiC樣片正面形成厚度為200nm的S12隔離介質(zhì)；
[0052]步驟f，在SiC樣片的背面淀積300nm/100nm的Al/Ti合金，在1050°C下氮?dú)鈿夥罩袑iC樣片進(jìn)行退火3min ；
[0053]步驟g，以光刻膠作為掩膜，對S12進(jìn)行選擇性刻蝕，形成肖特基接觸窗口 ；刻蝕為RIE刻蝕，反應(yīng)氣體為CHF3 ；
[0054]步驟h，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進(jìn)行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進(jìn)行，溝槽的刻蝕深度為I?3 μ m ;
[0055]步驟i，在SiC樣片淀積厚度為分別為lnm/200nm/1000nm的金屬Ti/Ni/Al，正面涂膠、光刻后形成肖特基接觸；
[0056]步驟j，對SiC樣片正面進(jìn)行PI膠鈍化。
[0057]基于上述方法的各實(shí)施例，如下述所示:
[0058]實(shí)施例一:
[0059]步驟al，對N+碳化硅襯底上樣片使用標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝進(jìn)行清洗，如圖3中a所示，
[0060]采用VP508外延生長系統(tǒng)在為摻雜濃度為I X 118CnT3的N+SiC襯底上樣片外延生長一次N_外延層，如圖3中b所示。
[0061]其中外延層厚度為5 μ m，，氮離子摻雜濃度為3xl015cm_3，生長氣壓為lOOmbar，生長溫度是1600°C，反應(yīng)氣體為硅烷和丙烷，生長時間為lh。
[0062]步驟bl，在一次f外延層上生長二次P+外延層，形成所述的二次P+外延層，摻雜濃度為8xl017cm_3，厚度為0.5μπι，如圖3中c所示，外延溫度為1570°C，壓力為lOOmbar，反應(yīng)氣體采用硅烷和丙烷，載運(yùn)氣體采用純氫氣，雜質(zhì)源采用三甲基鋁。
[0063]步驟Cl，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進(jìn)行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進(jìn)行，溝槽的刻蝕深度為0.7 μ m ;
[0064]步驟dl，使用多次外延工藝形成三次N-外延層，如圖3中d所示；
[0065]步驟dll，對SiC樣片使用標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝進(jìn)行清洗；
[0066]步驟dl2，在一次N-外延層上外延生長三次N-外延層，外延層厚度為15 μ m，氮離子摻雜濃度為3xl015cm_3，生長氣壓為lOOmbar，生長溫度是1600°C，反應(yīng)氣體為硅烷和丙燒。
[0067]步驟el，在1200°C下對SiC樣片進(jìn)行干氧氧化lh，再在950°C下濕氧氧化5h，然后在1200°C下對SiC樣片進(jìn)行干氧氧化1.5h，再SiC樣片正面形成厚度為200nm的S12隔離介質(zhì)，如圖3中e所示；
[0068]步驟fl，在SiC樣片的背面淀積300nm/100nm的Al/Ti合金，在1050°C下氮?dú)鈿夥罩袑iC樣片進(jìn)行退火3min，在SiC樣片背面形成歐姆接觸，如圖3中f所示；
[0069]步驟gl，以光刻膠作為掩膜，對S12進(jìn)行RIE選擇性刻蝕，形成肖特基接觸窗口，如圖3中g(shù)所示；
[0070]反應(yīng)氣體為CHF3，刻蝕時間為1.5min，氣體流量為40cm3/min，射頻電源功率為200W，反應(yīng)室氣體壓力為5Pa。
[0071]步驟hl，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進(jìn)行ICP刻蝕，形成溝槽，如圖3中h所示；ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進(jìn)行，溝槽的刻蝕深度為3 μ m。
[0072]ICP線圈的功率為850W，源功率為100W，反應(yīng)氣體SF6為48sccm，O2為12sccm。
[0073]步驟i I，制作肖特基接觸。
[0074]步驟hll，對SiC樣片使用標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝進(jìn)行清洗；
[0075]步驟hl2，在SiC樣片淀積厚度為分別為lnm/200nm/1000nm的金屬Ti/Ni/Al，正面涂膠、光刻后形成肖特基接觸，如圖3中i所示。
[0076]步驟iI，預(yù)PA膜預(yù)固化，涂膠，刻蝕PA膜，濕法去膠，亞胺化，完成PI表面鈍化。
[0077]實(shí)施例二:
[0078]步驟a2，使用標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝清洗N+碳化硅襯底樣片；
[0079]采用VP508外延生長系統(tǒng)在為摻雜濃度為5X1018cm-3的N+SiC襯底上樣片外延生長一次f外延層，外延層厚度為10 μ m,,氮離子摻雜濃度為5xl015cnT3,生長氣壓為lOOmbar，生長溫度是1600°C，反應(yīng)氣體為硅烷和丙烷，生長時間為12min。
[0080]步驟b2，在一次f外延層上生長二次P+外延層，形成所述的二次P+外延層，摻雜濃度為3xl018cm_3，厚度為0.5 μ m，如圖3中c所示，外延溫度為1570°C，壓力為lOOmbar,反應(yīng)氣體采用硅烷和丙烷，載運(yùn)氣體采用純氫氣，雜質(zhì)源采用三甲基鋁。
[0081]步驟c2，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進(jìn)行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進(jìn)行，溝槽的刻蝕深度為0.9 μ m ;
[0082]步驟d2，對SiC樣片使用標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝進(jìn)行清洗。
[0083]在二次P+外延層上外延生長三次N—外延層，外延層厚度為10 μ m，，氮離子摻雜濃度為5xl015cm_3，生長氣壓為lOOmbar，生長溫度是1600°C，反應(yīng)氣體為硅烷和丙烷。
[0084]步驟e2，在1200°C下對SiC樣片進(jìn)行干氧氧化lh，再在950°C下濕氧氧化5h，然后在1200°C下對SiC樣片進(jìn)行干氧氧化1.5h，再SiC樣片正面形成厚度為200nm的S12隔離介質(zhì)。
[0085]步驟f2，在SiC樣片的背面淀積300nm/100nm的Al/Ti合金，在1050°C下氮?dú)鈿夥罩袑iC樣片進(jìn)行退火3min，在SiC樣片背面形成歐姆接觸。
[0086]步驟g2，以光刻膠作為掩膜，對S12進(jìn)行RIE選擇性刻蝕，形成肖特基接觸窗口。反應(yīng)氣體為CHF3，刻蝕時間為1.5min，氣體流量為40cm3/min，射頻電源功率為200W，反應(yīng)室氣體壓力為5Pa。
[0087]步驟h2，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進(jìn)行ICP刻蝕，形成溝槽；ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進(jìn)行，溝槽的刻蝕深度為2 μ m。ICP線圈的功率為850W，源功率為100W，反應(yīng)氣體 SF6 為 48sccm, O2 為 12sccm。
[0088]步驟i2，對SiC樣片使用標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝進(jìn)行清洗。在SiC樣片淀積厚度為分別為lnm/200nm/1000nm的金屬Ti/Ni/Al，正面涂膠、光刻后形成肖特基接觸。
[0089]步驟j2，預(yù)PA膜預(yù)固化，涂膠，刻蝕PA膜，濕法去膠，亞胺化，完成PI表面鈍化。
[0090]實(shí)施例子三:
[0091]參照圖3，本發(fā)明制作具有條形溝槽的浮動結(jié)SiC SBD器件的步驟如下:
[0092]步驟a3，使用標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝清洗N+碳化硅襯底樣片；采用VP508外延生長系統(tǒng)在摻雜濃度為5 X 118CnT3的N+碳化硅襯底上樣片外延生長一次N-外延層，外延層厚度為15 μ m，，氮離子摻雜濃度為lxl016cm_3，生長氣壓為lOOmbar，生長溫度是1600°C，反應(yīng)氣體為硅烷和丙烷，生長時間為3h。
[0093]步驟b3，在一次f外延層上生長二次P+外延層，形成所述的二次P+外延層，摻雜濃度為lxl019cm_3，厚度為0.5μπι，如圖3中c所示，外延溫度為1570°C，壓力為lOOmbar，反應(yīng)氣體采用硅烷和丙烷，載運(yùn)氣體采用純氫氣，雜質(zhì)源采用三甲基鋁。
[0094]步驟c3，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進(jìn)行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進(jìn)行，溝槽的刻蝕深度為0.9 μ m ;
[0095]步驟d3，對SiC樣片使用標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝進(jìn)行清洗。
[0096]在二次P+外延層上外延生長三次N-外延層，外延層厚度為5 μ m，，氮離子摻雜濃度為lxl016cm_3，生長氣壓為lOOmbar，生長溫度是1600°C，反應(yīng)氣體為硅烷和丙烷。
[0097]步驟e3，在1200°C下對SiC樣片進(jìn)行干氧氧化lh，再在950°C下濕氧氧化5h，然后在1200°C下對SiC樣片進(jìn)行干氧氧化1.5h，再SiC樣片正面形成厚度為200nm的Si02隔離介質(zhì)。
[0098]步驟f3，在SiC樣片的背面淀積300nm/100nm的Al/Ti合金，在1050°C下氮?dú)鈿夥罩袑iC樣片進(jìn)行退火3min，在SiC樣片背面形成歐姆接觸。
[0099]步驟g3，以光刻膠作為掩膜，對S12進(jìn)行RIE選擇性刻蝕，形成肖特基接觸窗口。反應(yīng)氣體為CHF3，刻蝕時間為1.5min，氣體流量為40cm3/min，射頻電源功率為200W，反應(yīng)室氣體壓力為5Pa。
[0100]步驟h3，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進(jìn)行ICP刻蝕，形成溝槽；ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進(jìn)行，溝槽的刻蝕深度為Ιμπι。ICP線圈的功率為850W，源功率為100W，反應(yīng)氣體 SF6 為 48sccm, O2 為 12sccm。
[0101]步驟i3，對SiC樣片使用標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝進(jìn)行清洗。在SiC樣片淀積厚度為分別為lnm/200nm/1000nm的金屬Ti/Ni/Al，正面涂膠、光刻后形成肖特基接觸。
[0102]步驟j3，預(yù)PA膜預(yù)固化，涂膠，刻蝕PA膜，濕法去膠，亞胺化，完成PI表面鈍化。
[0103]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對其進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化娃SBD器件,其特征在于,其包括金屬、S12隔離介質(zhì)、溝槽、一次N-外延層、二次P+外延層、三次N—外延層、N+襯底區(qū)、歐姆接觸區(qū)，其中， 所述溝槽與二次P+外延層上下對齊，形狀相同，或者與非二次P+外延層區(qū)上下對齊，形狀相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件，其特征在于，所述溝槽與此溝槽下方的二次P+外延層形狀相同，面積相等，邊緣對齊，或者每個溝槽與此溝槽下方的非二次P+外延層區(qū)的形狀相同，面積相等，邊緣對齊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件，其特征在于，所述溝槽的深度為I~3μπι，位于金屬I下方，三次N—外延層的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件，其特征在于，所述一次Ν_外延層位于N+襯底之上，厚度為5~15 μ m，其中氮離子的摻雜濃度為摻雜濃度為 IxlO15Cm 3 ~IxlO16Cm 3。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件，其特征在于，所述二次P+外延層位于一次N—外延層表面，其鋁離子的摻雜濃度為Ix117cnT3~lxl019cnT3，厚度為0.5 μ m ;三次N—外延層位于二次P+外延層上方，厚度是5~15 μ m，其中氮離子的摻雜濃度為摻雜濃度為IxlO15cnT3~lX1016cm_3 ;經(jīng)過三次外延生長后外延層的總厚度為20 μ m。
6.一種基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件的制造方法，其特征在于，該具體過程為: 步驟a，在N+碳化硅襯底上樣片外延生長一次N_外延層，外延層厚度為5~15 μ m，，氮離子摻雜濃度為IxlO15Cnr3~IxlO16Cm-3 ； 步驟b，在一次N—外延層上生長二次P+外延層，形成所述的二次P+外延層，摻雜濃度為lxl017cnT3~IxlO19Cm-3, 二次P+外延層的厚度為0.5 μ m ； 步驟C，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進(jìn)行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進(jìn)行，溝槽的刻蝕深度為0.7~I μ m ; 步驟d，在二次P+外延層上外延生長三次N—外延層，外延層厚度為5~15 μ m，，氮離子慘雜濃度為IxlO15Cm 3~IxlO16Cm 3 ； 步驟e，采用干氧氧化和濕氧氧化結(jié)合的工藝，在SiC樣片正面形成厚度為200nm的S12隔離介質(zhì)； 步驟f，在SiC樣片的背面淀積300nm/100nm的Al/Ti合金，在1050°C下氮?dú)鈿夥罩袑iC樣片進(jìn)行退火3min ； 步驟g，以光刻膠作為掩膜，對S12進(jìn)行選擇性刻蝕，形成肖特基接觸窗口 ；刻蝕為RIE刻蝕，反應(yīng)氣體為CHF3 ； 步驟h，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進(jìn)行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進(jìn)行，溝槽的刻蝕深度為I~3 μ m ; 步驟i，在SiC樣片淀積厚度為分別為lnm/200nm/100nm的金屬Ti/Ni/Al，正面涂膠、光刻后形成肖特基接觸； 步驟j，對SiC樣片正面進(jìn)行PI膠鈍化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件的制造方法，其特征在于，在上述步驟a和d中，生長氣壓為lOOmbar，生長溫度是1600°C，反應(yīng)氣體為硅烷和丙烷，載運(yùn)氣體采用純氫氣，雜質(zhì)源為液態(tài)氮?dú)狻?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件的制造方法，其特征在于，在上述步驟b中，外延溫度為1570°C，壓力為lOOmbar，反應(yīng)氣體采用硅烷和丙烷，載運(yùn)氣體采用純氫氣，雜質(zhì)源采用三甲基鋁。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件的制造方法，其特征在于，在上述步驟g中，反應(yīng)氣體為CHF3，氣體流量為40cm3/min，射頻電源功率為200W，反應(yīng)室氣體壓力 為5Pa。
【文檔編號】H01L21/329GK104078515SQ201410166386
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】宋慶文, 楊帥, 湯曉燕, 張藝蒙, 賈仁需, 張玉明, 王悅湖 申請人:西安電子科技大學(xué)