工藝將三價(jià)元素硼植入到外延層12與氧化層11的界面；在管式爐中 擴(kuò)散，設(shè)定擴(kuò)散溫度為950°C，耗時(shí)2. 5小時(shí)；經(jīng)擴(kuò)散后的硼原子在4H-SiC/Si02界面的峰值 濃度為2 X 102°cm 3，在4H-SiC外延層12中的深度為10 nm〇
[0087] 8)在襯底13背部蒸發(fā)IOOnm厚的鎳作為漏極電極33,在頂部利用金屬蒸發(fā)的工 藝鍍上60nm的鎳作，并采用剝離工藝形成源極電極31和柵極電極32。
[0088] 9)在退火爐中并在氬氣保護(hù)條件下進(jìn)行900°C、5分鐘快速退火形成上述三個(gè)電 極的半導(dǎo)體-金屬之間的歐姆接觸，以便不產(chǎn)生明顯的附加阻抗，有利于降低器件的。
[0089] 對比文獻(xiàn)使用干氧氧化工藝和硼鈍化工藝，制備到的4H_SiC MOSFET的反型層迀 移率為102cm2/V s，器件的閾值電壓為1.3V。本實(shí)施例，采用氮離子注入、濕氧氧化、硼擴(kuò) 散等工藝，制備到的4H-SiC MOSFET的迀移率達(dá)到了 205cm2/V s，閾值電壓為1.7V。本實(shí) 施例在降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，器件的關(guān)鍵參數(shù)得到進(jìn)一步提高，因此，本發(fā) 明的方法更適合器件的實(shí)際應(yīng)用。
[0090] 實(shí)施例4
[0091] 結(jié)合圖2,本實(shí)施例的高反型層迀移率4H-SiC MOSFET的制造方法，其步驟如下：
[0092] 1)選擇襯底；
[0093] 選擇外延層12厚度為5 μ m、硼摻雜濃度為7 X IO15Cm 3的P型外延片作為制備η溝 道增強(qiáng)型4H-SiC MOSFET的襯底材料。
[0094] 2)氮離子注入形成漏源接觸區(qū)域；
[0095] 在700°C條件下注入氮形成源接觸區(qū)域21和漏接觸區(qū)域24,注入順序的能量和劑 量見表4,注入后在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行1200°C、30分鐘退火，激活注入的氮離子。
[0096] 表4氮離子注入順序的能量和劑量
[0098] 3)起鈍化和反摻雜作用的氮離子注入；
[0099] 利用自對準(zhǔn)工藝在襯底表面的溝道區(qū)域進(jìn)行常溫下的氮離子注入，注入順序的能 量和劑量見表5,注入后在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行1500°C、30分鐘退火，激活注入的氮離子，高 溫激活后的氮離子在4H-SiC外延層12中的分布，經(jīng)過二次離子質(zhì)譜儀（S頂S)測量，形狀 呈高斯分布，峰值濃度為8 X IO19Cm 3,深度為17nm。
[0100] 表5氮離子注入順序的能量和劑量
[0102] 4)在襯底上進(jìn)行濕氧氧化工藝；
[0103] 氧化溫度為930°C，氧化時(shí)間1小時(shí)40分鐘，生長的SiO2氧化層11厚度為38nm。
[0104] 5)硼擴(kuò)散；
[0105] 在氧化層11上涂上由氮化硼（BN)和三氧化二硼（B2O3)配成的硼擴(kuò)散源，烘干 后放入敞開式擴(kuò)散爐中，擴(kuò)散溫度設(shè)定為950°C，擴(kuò)散時(shí)間為2小時(shí)；經(jīng)擴(kuò)散后的硼原子在 4H-SiC/Si0 2界面的峰值濃度為5X 10 2°cm 3,在4H-SiC外延層12中的深度為18nm。
[0106] 6)在源極接觸區(qū)域21和漏極接觸區(qū)域24濺射鎳，分別形成源極電極31和漏極電 極33,沉積高純鉬作為柵極電極32。
[0107] 7)在退火爐中氬氣保護(hù)下950°C、5分鐘的快速退火形成歐姆接觸。
[0108] 對比文獻(xiàn)中使用干氧氧化工藝和硼鈍化工藝，制備到的4H-SiC MOSFET的反型層 迀移率為102cm2/V s，器件的閾值電壓為1.3V。本實(shí)施例，采用氮離子注入、濕氧氧化、硼 擴(kuò)散等工藝，制備到的4H-SiC MOSFET的迀移率達(dá)到了 198cm2/V s，閾值電壓為1.8V。本 實(shí)施例在降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，器件的關(guān)鍵參數(shù)得到進(jìn)一步提高，因此，本 發(fā)明的方法更適合器件的實(shí)際應(yīng)用。
[0109] 以上示意性地對本發(fā)明創(chuàng)造及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖 中所示的也只是本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù) 方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本專利的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用氮和硼改善4H-SiCMOSFET反型層迀移率的方法，其步驟如下： A、 采用離子注入工藝在4H-SiC晶片上形成4H-SiCMOSFET的漏極和源極的接觸區(qū)域； B、 采用離子注入工藝將五價(jià)元素氮植入到4H-SiC外延層（12)表面； C、 利用1500°C高溫的方式對注入的氮進(jìn)行激活； D、 采用濕氧氧化工藝形成氧化層（11); E、 采用擴(kuò)散工藝將三價(jià)元素硼植入到外延層（12)與氧化層（11)的界面； F、 在4H-SiC晶片上鍍上金屬層，并采用剝離工藝形成金屬電極，隨后用快速退火的方 法形成性能良好的歐姆接觸。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氮和硼改善4H-SiCMOSFET反型層迀移率的方法，其特征 在于，所述的離子注入工藝是在4H-SiC外延層（12)表面進(jìn)行的室溫下多能量的離子注入。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氮和硼改善4H-SiCMOSFET反型層迀移率的方法，其特征 在于，步驟C是在惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行1500°C高溫退火，以此來激活注入的氮離子。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用氮和硼改善4H-SiCMOSFET反型層迀移率的方法，其特征 在于，高溫激活后的氮離子在4H-SiC外延層（12)中的形狀呈高斯分布，峰值濃度范圍為 2XIO19-IX102°cm3,深度范圍為 10-20nm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氮和硼改善4H-SiCMOSFET反型層迀移率的方法，其特征 在于，步驟E中擴(kuò)散工藝的擴(kuò)散溫度為950°C，時(shí)間為1. 5-2. 5小時(shí)，確保硼摻雜劑在熱動力 的驅(qū)使下能穿透氧化層（11)到達(dá)4H-SiC/Si02界面。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氮和硼改善4H-SiCMOSFET反型層迀移率的方法，其特征 在于，濕氧氧化的溫度范圍為930-970°C，氧化時(shí)間范圍為1. 5-2小時(shí)，生長的氧化層（11) 的厚度范圍為38-45nm〇7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用氮和硼改善4H-SiCMOSFET反型層迀移率的方法，其特 征在于，硼摻雜劑由氮化硼和三氧化二硼按照4:1的重量比例組成，經(jīng)擴(kuò)散后的硼原子在 4H-SiC/SiO#面的峰值濃度范圍為2X10 2°-6X102°cm3,在4H-SiC外延層（12)中的深度 范圍為l〇_20nm。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用氮和硼改善4H-SiCMOSFET反型層迀移率的方法，其特征 在于，硼擴(kuò)散工藝后，在惰性氣體的保護(hù)下退火。9. 根據(jù)權(quán)利要求3或8所述的用氮和硼改善4H-SiCMOSFET反型層迀移率的方法，其 特征在于，惰性氣體為氬氣。
【專利摘要】本發(fā)明公開了用氮和硼改善4H-SiC？MOSFET反型層遷移率的方法，屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域。步驟如下：A、采用離子注入工藝將五價(jià)元素氮植入到4H-SiC外延層表面；B、采用濕氧氧化工藝形成柵氧化層；C、采用擴(kuò)散工藝將三價(jià)元素硼植入到外延層與氧化層的界面；擴(kuò)散工藝的擴(kuò)散溫度為950℃，時(shí)間為1.5-2.5小時(shí)，確保硼摻雜劑在熱動力的驅(qū)使下能穿透柵氧化層到達(dá)4H-SiC/SiO2界面；硼擴(kuò)散工藝后，在惰性氣體的保護(hù)下退火。該方法能大大減小4H-SiC/SiO2的界面態(tài)密度、提高4H-SiC？MOSFET的反型層遷移率，同時(shí)穩(wěn)定4H-SiC？MOSFET的閾值電壓。
【IPC分類】H01L29/78, H01L21/04
【公開號】CN105206513
【申請?zhí)枴緾N201510628841
【發(fā)明人】周郁明, 李勇杰, 劉航志
【申請人】安徽工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月28日