一種變摻雜結(jié)終端制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種變摻雜結(jié)終端制備方法，通過(guò)在介質(zhì)層表面加工出蝕刻阻擋層，形成了階梯狀介質(zhì)形貌，再通過(guò)離子注入形成了漸變結(jié)構(gòu)的結(jié)終端。本發(fā)明通過(guò)嚴(yán)格控制兩層介質(zhì)的蝕刻速率比，實(shí)現(xiàn)了臺(tái)階高度的精準(zhǔn)控制，避免了由蝕刻速率漂移引起的注入介質(zhì)膜厚變化。所實(shí)現(xiàn)的結(jié)終端各區(qū)域注入劑量可以得到精確的控制，并減少了器件加工中離子注入的次數(shù)。
【專利說(shuō)明】
一種變摻雜結(jié)終端制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，特別是涉及一種變摻雜結(jié)終端制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]SiC材料禁帶寬度大、擊穿電場(chǎng)高、飽和漂移速度和熱導(dǎo)率大，這些材料優(yōu)越性能使其成為制作高功率、高頻、耐高溫、抗輻射器件的理想材料。碳化硅的優(yōu)勢(shì)在于制作高壓器件，因此為了充分發(fā)揮其材料優(yōu)勢(shì)必須盡可能的提高終端保護(hù)效率。
[0003]結(jié)終端終端保護(hù)形式的理論保護(hù)效率非常高，采用結(jié)終端保護(hù)的碳化硅器件的阻斷電壓可以接近理論極限。但結(jié)終端保護(hù)效率受摻雜濃度和界面電荷影響很大，尤其是界面電荷密度在介質(zhì)生長(zhǎng)過(guò)程中難以準(zhǔn)確控制。目前的解決辦法是通過(guò)多次離子注入形成多個(gè)結(jié)終端，使整個(gè)終端保護(hù)區(qū)的摻雜劑量從內(nèi)向外逐漸降低進(jìn)而取得較高的終端保護(hù)效率。但是這種方法增加了離子注入的次數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是提供一種能夠減少離子注入次數(shù)的變摻雜結(jié)終端制備方法。
[0005]技術(shù)方案:為達(dá)到此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明所述的變摻雜結(jié)終端制備方法，包括以下的步驟:
[0007]S1:在碳化娃外延層上生長(zhǎng)第一介質(zhì)層；
[0008]S2:在第一介質(zhì)層上依次形成了 N層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層，N為正整數(shù)；
[0009]其中第I層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層通過(guò)以下步驟得到:在第一介質(zhì)層上生長(zhǎng)第二介質(zhì)層，在第二介質(zhì)層表面加工出第一蝕刻阻擋層，并通過(guò)蝕刻的方法去除部分第一蝕刻阻擋層，未被去除的第一蝕刻阻擋層仍然覆蓋著第二介質(zhì)層，然后通過(guò)蝕刻的方法去除第二介質(zhì)層中未被第一蝕刻阻擋層覆蓋的區(qū)域，保留第二介質(zhì)層中被第一蝕刻阻擋層覆蓋的區(qū)域，最后去除第一蝕刻阻擋層，形成第I層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層，從而形成第I離子注入?yún)^(qū)；
[0010]其中第i層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層通過(guò)以下步驟得到，l〈i〈N且i為整數(shù):在第i介質(zhì)層上生長(zhǎng)第i+Ι介質(zhì)層，形成第i層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層，從而形成第i離子注入?yún)^(qū)；
[0011]其中第N層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層通過(guò)以下步驟得到:在第N介質(zhì)層上生長(zhǎng)第N+1介質(zhì)層，在第N+1介質(zhì)層表面加工出第N蝕刻阻擋層，并通過(guò)蝕刻的方法去除部分第N蝕刻阻擋層，未被去除的第N蝕刻阻擋層仍然覆蓋著第N+1介質(zhì)層，然后通過(guò)蝕刻的方法去除第N+1介質(zhì)層中未被第N蝕刻阻擋層覆蓋的區(qū)域，保留第N+1介質(zhì)層中被第N蝕刻阻擋層覆蓋的區(qū)域，最后去除第N蝕刻阻擋層，形成第N層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層，從而形成第N離子注入?yún)^(qū)。
[0012]S3:對(duì)整晶圓進(jìn)行離子注入；
[0013]S4:去除晶圓表面所有的介質(zhì)層。
[0014]進(jìn)一步，所述步驟S2中，對(duì)第二介質(zhì)層蝕刻的速率是對(duì)第一介質(zhì)層蝕刻的速率的5倍以上。
[0015]進(jìn)一步，所述步驟S2中，對(duì)第N+1介質(zhì)層蝕刻的速率是對(duì)第N介質(zhì)層蝕刻的速率的5倍以上。
[0016]進(jìn)一步，所述步驟S2中，單臺(tái)階狀的介質(zhì)層中，臺(tái)階的角度范圍為0°?90°。
[0017]進(jìn)一步，所述第i蝕刻阻擋層采用光刻膠或者金屬薄膜作為材料進(jìn)行制作。
[0018]進(jìn)一步，所述所有介質(zhì)層均采用氧化硅或者氮化硅進(jìn)行制作。
[0019]進(jìn)一步，所述N為3。
[0020]有益效果:本發(fā)明通過(guò)多次介質(zhì)生長(zhǎng)及蝕刻形成了階梯狀介質(zhì)形貌，再通過(guò)離子注入形成了漸變結(jié)構(gòu)的結(jié)終端。通過(guò)控制兩層介質(zhì)的蝕刻速率比實(shí)現(xiàn)臺(tái)階高度的精準(zhǔn)控制，避免了由蝕刻速率漂移引起的注入介質(zhì)膜厚變化。所實(shí)現(xiàn)的結(jié)終端各區(qū)域注入劑量可以得到精確的控制，并減少了器件加工中離子注入的次數(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中在碳化硅外延層上生長(zhǎng)第一介質(zhì)層后得到的結(jié)構(gòu)的不意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中在第一介質(zhì)層上生長(zhǎng)第二介質(zhì)層后得到的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中在第二介質(zhì)層表面加工出第一蝕刻阻擋層后得到的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0024]圖4是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中去除部分第一蝕刻阻擋層后得到的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0025]圖5是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中去除第二介質(zhì)層中未被第一蝕刻阻擋層覆蓋的區(qū)域后得到的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0026]圖6是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中去除第一蝕刻阻擋層后得到的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0027]圖7是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中在第二介質(zhì)層上生長(zhǎng)第三介質(zhì)層后得到的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0028]圖8是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中在第三介質(zhì)層上生長(zhǎng)第四介質(zhì)層后得到的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0029]圖9是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中在第四介質(zhì)層表面加工出第二蝕刻阻擋層后得到的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0030]圖10是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中去除第二蝕刻阻擋層后得到的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0031]圖11是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中去除第四介質(zhì)層中未被第二蝕刻阻擋層覆蓋的區(qū)域后得到的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0032]圖12是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中去除第二蝕刻阻擋層后得到的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0033]圖13是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中形成具有三個(gè)離子注入?yún)^(qū)的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0034]圖14是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中去除晶圓表面所有介質(zhì)層后得到的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0035]圖15是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中調(diào)整第二介質(zhì)層中臺(tái)階角度后得到的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0036]圖16是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中介質(zhì)蝕刻后在臺(tái)階底部殘留部分第四介質(zhì)層后得到的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0037]圖17是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中去除碳化硅外延層表面部分區(qū)域的所有介質(zhì)層后進(jìn)行離子注入的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的闡述。
[0039]本發(fā)明公開(kāi)了一種變摻雜結(jié)終端制備方法，包括以下步驟:
[0040]S1:在碳化娃外延層I上生長(zhǎng)第一介質(zhì)層2，如圖1所示；
[0041]S2:在第一介質(zhì)層2上生長(zhǎng)第二介質(zhì)層3，如圖2所示;在第二介質(zhì)層3表面加工出第一蝕刻阻擋層4，如圖3所示，并通過(guò)蝕刻的方法去除部分第一蝕刻阻擋層4，如圖4所示，未被去除的第一蝕刻阻擋層4仍然覆蓋著第二介質(zhì)層3，然后通過(guò)蝕刻的方法去除第二介質(zhì)層3中未被第一蝕刻阻擋層4覆蓋的區(qū)域，如圖5所示，保留第二介質(zhì)層3中被第一蝕刻阻擋層4覆蓋的區(qū)域，最后去除第一蝕刻阻擋層4，如圖6所示，形成單臺(tái)階狀的第二介質(zhì)層3，也即第一層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層，從而形成第一離子注入?yún)^(qū)8，如圖13所示;然后，在第二介質(zhì)層3上生長(zhǎng)第三介質(zhì)層5，如圖7所示，形成單臺(tái)階狀的第三介質(zhì)層5，也即第二層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層，從而形成第二離子注入?yún)^(qū)9，如圖13所示;接著，在第三介質(zhì)層5上生長(zhǎng)第四介質(zhì)層6，如圖8所示，再在第四介質(zhì)層6表面加工出第二蝕刻阻擋層7，如圖9所示，并通過(guò)蝕刻的方法去除部分第二蝕刻阻擋層7，如圖10所示，未被去除的第二蝕刻阻擋層7仍然覆蓋著第四介質(zhì)層6，然后通過(guò)蝕刻的方法去除第四介質(zhì)層6中未被第二蝕刻阻擋層7覆蓋的區(qū)域，如圖11所示，保留第四介質(zhì)層6中被第二蝕刻阻擋層7覆蓋的區(qū)域，最后去除第二蝕刻阻擋層7，如圖12所示，形成單臺(tái)階狀的第四介質(zhì)層6，也即第三層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層，從而形成第三離子注入?yún)^(qū)10，如圖13所示；
[0042]S3:對(duì)整晶圓進(jìn)行離子注入；
[0043]S4:去除晶圓表面所有的介質(zhì)層，第一離子注入?yún)^(qū)8、第二離子注入?yún)^(qū)9和第三離子注入?yún)^(qū)10合并形成了注入?yún)^(qū)11，如圖14所示。
[0044]步驟S2中，對(duì)第二介質(zhì)層3蝕刻的速率是對(duì)第一介質(zhì)層2蝕刻的速率的5倍以上，以保證第二介質(zhì)層3在第一離子注入?yún)^(qū)8上方的部分完全去除，并且準(zhǔn)確停留在第一介質(zhì)層2上;對(duì)第四介質(zhì)層6蝕刻的速率是對(duì)第三介質(zhì)層5蝕刻的速率的5倍以上，以保證第四介質(zhì)層6在第二離子注入?yún)^(qū)9上方的部分完全去除，并且準(zhǔn)確停留在第三介質(zhì)層5上。
[0045]由于第二介質(zhì)層3、第三介質(zhì)層5和第四介質(zhì)層6均呈單臺(tái)階狀，也即注入掩膜為單臺(tái)階狀，導(dǎo)致第一離子注入?yún)^(qū)8、第二離子注入?yún)^(qū)9和第三離子注入?yún)^(qū)10的深度各不相同。
[0046]這種變摻雜終端保護(hù)實(shí)現(xiàn)方法不限于實(shí)現(xiàn)三級(jí)臺(tái)階，可以通過(guò)重復(fù)進(jìn)行雙層介質(zhì)生長(zhǎng)、掩膜光刻、高選擇比刻蝕實(shí)現(xiàn)多級(jí)臺(tái)階式結(jié)終端注入掩膜，最后通過(guò)單次離子注入形成多級(jí)摻雜劑量的結(jié)終端保護(hù)。
[0047]此外，可以通過(guò)調(diào)整介質(zhì)蝕刻方法，實(shí)現(xiàn)如圖15所示的結(jié)構(gòu)，也即調(diào)整單臺(tái)階狀的第二介質(zhì)層3中臺(tái)階的角度α，使其在0°?90°的范圍內(nèi)變化，這一角度可以保證后續(xù)介質(zhì)生長(zhǎng)能夠良好的覆蓋整個(gè)臺(tái)階并且使得注入?yún)^(qū)交界處臺(tái)階厚度緩變進(jìn)而使得最終的注入?yún)^(qū)11交界處注入深度緩變。
[0048]還可以通過(guò)調(diào)整蝕刻條件，實(shí)現(xiàn)如圖16所示的結(jié)構(gòu)，介質(zhì)蝕刻后在臺(tái)階底部會(huì)殘留部分第四介質(zhì)層6，這部分第四介質(zhì)層6使得原先的陡峭臺(tái)階變得舒緩，避免了臺(tái)階陡峭帶來(lái)的注入劑量在注入?yún)^(qū)11之間的突變。
[0049]還可以通過(guò)介質(zhì)蝕刻去除去除碳化硅外延層I表面部分區(qū)域的所有介質(zhì)層，得到如圖17所示的結(jié)構(gòu)，這樣通過(guò)離子注入能夠?qū)崿F(xiàn)最高摻雜劑量等于注入劑量且劑量緩變的結(jié)終端注入結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種變摻雜結(jié)終端制備方法，其特征在于:包括以下的步驟: S1:在碳化硅外延層(I)上生長(zhǎng)第一介質(zhì)層(2); S2:在第一介質(zhì)層(2)上依次形成了 N層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層，N為正整數(shù)； 其中第I層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層通過(guò)以下步驟得到:在第一介質(zhì)層(2)上生長(zhǎng)第二介質(zhì)層(3)，在第二介質(zhì)層(3)表面加工出第一蝕刻阻擋層(4)，并通過(guò)蝕刻的方法去除部分第一蝕刻阻擋層(4)，未被去除的第一蝕刻阻擋層(4)仍然覆蓋著第二介質(zhì)層(3)，然后通過(guò)蝕刻的方法去除第二介質(zhì)層(3)中未被第一蝕刻阻擋層(4)覆蓋的區(qū)域，保留第二介質(zhì)層(3)中被第一蝕刻阻擋層(4)覆蓋的區(qū)域，最后去除第一蝕刻阻擋層(4)，形成第I層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層，從而形成第I離子注入?yún)^(qū)； 其中第i層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層通過(guò)以下步驟得到，l〈i〈N且i為整數(shù):在第i介質(zhì)層上生長(zhǎng)第i+Ι介質(zhì)層，形成第i層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層，從而形成第i離子注入?yún)^(qū)； 其中第N層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層通過(guò)以下步驟得到:在第N介質(zhì)層上生長(zhǎng)第N+1介質(zhì)層，在第N+1介質(zhì)層表面加工出第N蝕刻阻擋層，并通過(guò)蝕刻的方法去除部分第N蝕刻阻擋層，未被去除的第N蝕刻阻擋層仍然覆蓋著第N+1介質(zhì)層，然后通過(guò)蝕刻的方法去除第N+1介質(zhì)層中未被第N蝕刻阻擋層覆蓋的區(qū)域，保留第N+1介質(zhì)層中被第N蝕刻阻擋層覆蓋的區(qū)域，最后去除第N蝕刻阻擋層，形成第N層單臺(tái)階狀的介質(zhì)層，從而形成第N離子注入?yún)^(qū)； S3:對(duì)整晶圓進(jìn)行離子注入； S4:去除晶圓表面所有的介質(zhì)層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變摻雜結(jié)終端制備方法，其特征在于:所述步驟S2中，對(duì)第二介質(zhì)層(3)蝕刻的速率是對(duì)第一介質(zhì)層(2)蝕刻的速率的5倍以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變摻雜結(jié)終端制備方法，其特征在于:所述步驟S2中，對(duì)第N+1介質(zhì)層蝕刻的速率是對(duì)第N介質(zhì)層蝕刻的速率的5倍以上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變摻雜結(jié)終端制備方法，其特征在于:所述步驟S2中，單臺(tái)階狀的介質(zhì)層中，臺(tái)階的角度范圍為0°?90°。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變摻雜結(jié)終端制備方法，其特征在于:所述第i蝕刻阻擋層采用光刻膠或者金屬薄膜作為材料進(jìn)行制作。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變摻雜結(jié)終端制備方法，其特征在于:所述所有介質(zhì)層均采用氧化硅或者氮化硅進(jìn)行制作。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變摻雜結(jié)終端制備方法，其特征在于:所述N為3。
【文檔編號(hào)】H01L21/266GK105914133SQ201610300050
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月9日
【發(fā)明人】黃潤(rùn)華, 柏松, 陶永洪, 汪玲
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所