制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法，尤其涉及能抑制金屬污染的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，為了使半導(dǎo)體器件具有更高的擊穿電壓，更低的損耗，在高溫環(huán)境下使用等，已越來越多地采用碳化硅作為諸如MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)的半導(dǎo)體器件的材料。碳化硅是一種帶隙寬于硅的寬帶隙半導(dǎo)體材料，硅已被常規(guī)地且廣泛用作為半導(dǎo)體器件的材料。因此，通過采用碳化硅作為半導(dǎo)體器件的材料，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體器件的更高擊穿電壓、更低導(dǎo)通電阻等。與由硅制成的半導(dǎo)體器件相比，當(dāng)在高溫環(huán)境下使用時，由碳化硅制成的半導(dǎo)體器件還具有性能退化小的優(yōu)勢。
[0003]例如，WO 2012/086257 (PTD I)描述了一種制造MOSFET的方法，包括以下步驟:在碳化硅襯底的表面上形成由鈦制成的蝕刻停止層，在蝕刻停止層上形成圖案化的掩模層，然后使用掩模層將離子注入到碳化硅襯底中。
[0004]引用列表
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]PTDl:W0 2012/086257

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問題
[0008]然而，根據(jù)WO 2012/086257描述的制造MOSFET的方法，鈦被用作為蝕刻停止層。因此，在形成蝕刻停止層之后，鈦的部分仍然留在碳化硅襯底上，導(dǎo)致碳化硅半導(dǎo)體器件中的金屬污染的發(fā)生。在由硅制成的硅半導(dǎo)體器件中，已混入硅襯底的金屬元素能通過吸氣法來移除。然而，在碳化硅半導(dǎo)體器件中，金屬元素不能通過吸氣法來移除。因此，與硅半導(dǎo)體器件相比，更需要抑制碳化硅半導(dǎo)體器件的金屬污染。
[0009]為了解決上述問題做出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供能抑制金屬污染的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法。
[0010]問題的解決方案
[0011]根據(jù)本發(fā)明的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟。準(zhǔn)備具有彼此相反的第一主表面和第二主表面的碳化硅襯底。形成與碳化硅襯底的第一主表面相接觸的第一掩模層。第一掩模層包括:與第一主表面相接觸地布置的第一層，與第一層相接觸地布置的且由不同于第一層的材料制成的蝕刻停止層，和與蝕刻停止層的和接觸第一層的表面相反的表面相接觸地布置的第二層。通過蝕刻第二層和蝕刻停止層，在第一掩模層中形成凹進(jìn)部。使用具有凹進(jìn)部的第一掩模層，在碳化硅襯底中形成具有第一導(dǎo)電類型的第一雜質(zhì)區(qū)。第一掩模層不包含金屬元素。
[0012]在根據(jù)本發(fā)明的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法中，第一掩模層不包含金屬元素。因此，能夠抑制金屬元素混入碳化硅襯底中，以減小碳化硅半導(dǎo)體器件的金屬污染。
[0013]優(yōu)選地，在制造碳化硅半導(dǎo)體器件的上述方法中，在碳化硅襯底的第二主表面上形成第二掩模層。因此，能夠抑制金屬元素從外部粘附到碳化硅襯底的第二主表面。第二掩模層不包含金屬元素。因此，能夠抑制由第二掩模層產(chǎn)生的金屬元素混入碳化硅襯底中。而且，由于碳化硅襯底的第二主表面用第二掩模層來保護(hù)，所以能夠防止碳化硅襯底與金屬器件等直接接觸。
[0014]優(yōu)選地，在制造碳化硅半導(dǎo)體器件的上述方法中，第二掩模層包括與第二主表面相接觸地布置的并且由與第一層相同的材料制成的第三層，與第三層相接觸地布置的并且由與蝕刻停止層相同的材料制成的第四層，和與第四層的和接觸第三層的表面相反的表面相接觸地布置的并由與第二層相同的材料制成的第五層。因此，可同時在碳化硅襯底上形成第一掩模層和第二掩模層，從而簡化了制造碳化硅半導(dǎo)體器件的過程。
[0015]優(yōu)選地，在制造碳化硅半導(dǎo)體器件的上述方法中，第一層、蝕刻停止層和第二層在不產(chǎn)生等離子體的情況下形成。因此，能夠抑制碳化硅襯底的第一主表面出現(xiàn)粗糙化。
[0016]優(yōu)選地，在制造碳化硅半導(dǎo)體器件的上述方法中，蝕刻停止層和第二層通過熱化學(xué)氣相沉積來形成。因此，能夠以簡單的方式形成蝕刻停止層和第二層。
[0017]優(yōu)選地，在制造碳化硅半導(dǎo)體器件的上述方法中，蝕刻停止層和第二層通過低壓化學(xué)氣相沉積來形成。因此，能夠有效抑制碳化硅半導(dǎo)體器件的金屬污染。
[0018]優(yōu)選地，在制造碳化硅半導(dǎo)體器件的上述方法中，第一層或者通過熱氧化第一主表面的方法來形成，或者通過低壓熱化學(xué)氣相沉積來形成。因此，能夠以簡單的方式形成第一層。
[0019]優(yōu)選地，在制造碳化硅半導(dǎo)體器件的上述方法中，第一層或者由二氧化硅制成，或者由氮化硅制成。因此，能有效保護(hù)碳化硅襯底的第一主表面。
[0020]優(yōu)選地，在制造碳化硅半導(dǎo)體器件的上述方法中，第二層或者由二氧化硅制成，或者由氮化硅制成。因此，第二層有效地用作用于雜質(zhì)引入的掩模層。
[0021]優(yōu)選地，在制造碳化硅半導(dǎo)體器件的上述方法中，蝕刻停止層由多晶硅制成。因此，在第一掩模層中形成凹進(jìn)部的步驟中，能夠有效地抑制在凹進(jìn)部的底壁表面處暴露第一層。
[0022]優(yōu)選地，在制造碳化硅半導(dǎo)體器件的上述方法中，在形成第一雜質(zhì)區(qū)的步驟之后，移除第一掩模層。在移除第一掩模層的步驟之后，在碳化硅襯底上執(zhí)行活化退火。因此，能夠防止由于高溫活化退火的對第一掩模層的損傷。
[0023]優(yōu)選地，在制造碳化硅半導(dǎo)體器件的上述方法中，在形成第一雜質(zhì)區(qū)的步驟之后，在凹進(jìn)部中，形成具有寬度小于凹進(jìn)部的寬度的開口的第三掩模層。使用第三掩模層，在第一雜質(zhì)區(qū)中形成具有不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型的第二雜質(zhì)區(qū)。因此，能以高位置精度在第一雜質(zhì)區(qū)中形成第二雜質(zhì)區(qū)。
[0024]優(yōu)選地，在制造碳化硅半導(dǎo)體器件的上述方法中，在形成第一雜質(zhì)區(qū)的步驟之后，形成與第一層相接觸的第四掩模層。在第一層仍與第一主表面相接觸的情況下，使用第四掩模層在碳化硅襯底中形成具有第一導(dǎo)電類型的保護(hù)環(huán)部。因此，能夠在用第一層保護(hù)第一主表面的同時，在碳化硅襯底中形成保護(hù)環(huán)部。
[0025]發(fā)明的有利效果
[0026]從以上描述顯而易見，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供能抑制金屬污染的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法。
【附圖說明】
[0027]圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的碳化硅半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的示意截面圖。
[0028]圖2是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。
[0029]圖3是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的第一步驟的示意截面圖。
[0030]圖4是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的第二步驟的示意截面圖。
[0031]圖5是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的第三步驟的示意截面圖。
[0032]圖6是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的第四步驟的示意截面圖。
[0033]圖7是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的第五步驟的示意截面圖。
[0034]圖8是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的第六步驟的示意截面圖。
[0035]圖9是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的第七步驟的示意截面圖。
[0036]圖10是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的第八步驟的示意截面圖。
[0037]圖11是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的第九步驟的示意截面圖。
[0038]圖12是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的第十步驟的示意截面圖。
[0039]圖13是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的第十一步驟的示意截面圖。
[0040]圖14是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的第十二步驟的示意截面圖。
[0041]圖15是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的第十三步驟的示意截面圖。
[0042]圖16是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的第十一步驟的變形的示意截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]參考附圖，下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例。在下列圖中，相同或相應(yīng)部分用相同的附圖標(biāo)記來指定，且將不再重復(fù)其描述。
[0044]首先，將描述根據(jù)本實(shí)施例的作為碳化硅半導(dǎo)體器件MOSFET 100的結(jié)構(gòu)。參考圖1，MOSFET 100主要具有碳化硅襯底10、柵絕緣膜20、柵電極30、層間絕緣膜40、源電極50、源電極互連60、漏電極70和背面保護(hù)電極80。碳化硅襯底10包括在其中形成的基底11和外延層12，其中外延層12具有漂移區(qū)13、體區(qū)14、源區(qū)15和p+區(qū)16。
[0045]基底11是一種通過包括諸如N (氮)的η型雜質(zhì)的η型導(dǎo)電性(第二導(dǎo)電類型)的襯底。外延層12是在基底11上形成的外延生長層。與基底11相同，漂移區(qū)13是一種通過包括諸如N(氮)的η型雜質(zhì)的η型導(dǎo)電性的區(qū)域，其雜質(zhì)濃度低于基底11的雜質(zhì)濃度。
[0046]體區(qū)14 (第一雜質(zhì)區(qū)14)包括碳化硅襯底