一種改善SiC MOSFET器件溝道遷移率的方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發明屬于微電子技術領域，涉及半導體器件的制作，具體涉及一種改善SiCMOSFET器件溝道迀移率的方法，以提高MOSFET器件的溝道迀移率并減小SiC/Si02界面態密度，從而提高其在高溫、大功率應用時的可靠性。
【【背景技術】】
[0002]SiC具有獨特的物理、化學及電學特性，是在高溫、高頻、大功率及抗輻射等極端應用領域極具發展潛力的半導體材料。SiC功率MOSFET的最佳工作狀態與柵介質絕緣層界面特性及體特性緊密相關。目前SiC MOS器件生產主要存在的問題為如何提高器件的溝道迀移率，而為此目的國內外采用過很多種方式，如傳統的Ar、H2退火、氮氧化物退火(NO、N2O)，氧化前N離子注入，而這些都是通過在界面處導入更多的H及N元素的原理以降低界面態密度，在SiC/Si02界面引入氮元素可以形成較強的S1-N鍵和O-N鍵，使得SiC/S1 2界面及其附近的氧化層得到了一定程度的硬化，從而改善氧化層的擊穿特性和可靠性，氮化S12膜最早是在1997年采用的，采用NO退火以期減小界面態密度，但是無論采用NO或者N2O氮化，在MOS器件界面引入的氮元素很少，SiC MOSFET器件的溝道迀移率也僅有30-40cmVs_1,F.Allerstan等人通過試驗發現SiC/Si02界面通過鈉鈍化之后可以將Si面反型溝道迀移率提高到ISOcm2V-1 s—1，但是鈉離子在偏壓的作用下會移動導致閾值電壓的不穩定，因此利用鈉元素鈍化也并不是很好的方法。
【
【發明內容】
】
[0003]針對上述問題，本發明提供一種改善SiC MOSFET器件溝道迀移率的方法，在溝道中通過離子注入方法注入As元素，能夠有效提高SiC MOSFET器件溝道迀移率，并且為了避免離子注入高溫退火所帶來的“step bunching”而采用碳膜做保護，并沒有因此而損傷器件的特性，同時采用NO原位退火有效的減小界面態密度，改善SiC MISFET器件在高溫、大功率應用時的可靠性。
[0004]本發明是通過以下技術方案實現的，提供一種改善SiC MOSFET器件溝道迀移率的方法，包括以下步驟:
[0005]SI:SiC MOSFET器件基片表面清洗；
[0006]S2:將步驟SI清洗后的SiC MOSFET器件進行離子注入；
[0007]S3:在步驟S2處理后的SiC MOSFET器件的表面形成碳保護膜；
[0008]S4:將步驟S3處理后的SiC MOSFET器件進行去除表面碳膜處理；
[0009]S5:將步驟S4處理后的SiC MOSFET器件進行3丨02柵介質層的生長；
[0010]S6:在步驟S5處理后的SiC MOSFET器件表面形成源漏歐姆接觸；
[0011]S7:將步驟S5處理后的SiC MOSFET器件進行柵圖形的形成；
[0012]S8:將步驟S6處理后的SiC MOSFET器件進行電極制作，即完成SiC MOSFET器件溝道迀移率的改善。
[0013]特別的，所述步驟S2具體包括以下步驟:
[0014]S21高溫氮離子注入:將步驟SI清洗后的SiC MOSFET器件放入高溫離子注入機，在400°C的溫度下分四次進行高溫氮離子注入，所述氮離子注入劑量和能量分別為:4.14 X 10ncm_2/30K，4.37 X 10ncm_2/55K，4.61 X 10ncm_2/80K，12.1 X 10ncm_2/125K ；
[0015]S22將步驟S21處理后的SiC MOSFET器件放入體積比為1: 10的HF與水的混合溶液漂洗，去除表面的S1Jl，所述HF的濃度為40% ；
[0016]S23源漏高溫離子注入，具體按照以下步驟實施:
[0017]S231將步驟S22處理后的SiC MOSFET器件采用等離子體增強化學氣相沉積法進行表面3;102層的淀積，所述S1 2層的厚度為60?70nm ；
[0018]S232在淀積了 S12層的SiC MOSFET器件表面涂光刻膠，并光刻出源、漏區域；
[0019]S233在HF酸溶液當中將SiC MOSFET器件未經光刻膠保護的3丨02層清洗掉，露出源漏高溫離子注入區域；
[0020]S234將步驟S233處理后的SiC MOSFET器件放入高溫離子注入機，在400 °C的溫度下分四次進行高溫氮離子注入，在400°C下分四次進行高溫氮離子注入，所述氮離子注入劑量和能量分別為:5X 1014cnT2/30K，6.0X 1014cnT2/60K，8X 1014cnT2/120K，1.5X1015cm_2/190K ；
[0021]S235將步驟S234處理后的SiC MOSFET器件在HF溶液中進行清洗，去除SiCMOSFET器件表面的S1JI擋層。
[0022]特別的，所述步驟S3具體包括以下步驟:
[0023]S31對步驟S2處理后的SiC MOSFET器件表面涂光刻膠，并用甩膠進行甩膠處理后，放入烤箱中在90°C下前烘I分鐘；
[0024]S32將步驟S31處理后的SiC MOSFET器件放入高溫退火爐中，在600 °C下保持30分鐘，進行碳化處理后，進行降溫處理。
[0025]特別的，所述步驟S4具體包括以下步驟:
[0026]S41將步驟S3處理后的SiC MOSFET器件放于高溫退火爐中，將有碳膜的一面朝下，抽真空到KT7Torr，充氬氣，逐步升溫到1600°C，在1600°C停留30分鐘，進行高溫離子注入退火，降至常溫后取出；
[0027]S42采用反應離子刻蝕法將步驟S41處理后的SiC MOSFET器件表面的碳膜去除。
[0028]特別的，所述步驟S5具體包括以下步驟:
[0029]S51將步驟S4中處理后的SiC MOSFET器件放入高溫氧化爐中，在1180°C條件下通入氧氣，在干氧條件下氧化SiC MOSFET器件正面10小時，生成厚度為51nm的S12氧化膜；
[0030]S52將步驟S51處理后的SiC MOSFET器件生成的3丨02氧化膜在1175°C條件下進行2小時的NO退火。
[0031]特別的，所述步驟S5還包括步驟B5:將步驟S4處理后的SiC MOSFET器件犧牲氧化層的生長處理。
[0032]特別的，所述步驟B5具體包括以下步驟:
[0033]B51將步驟S4處理后的SiC MOSFET器件放入高溫氧化爐中，在1200°C的純干氧條件下氧化表面30min，使表面生成厚度為20nm的S12氧化膜；
[0034]B52將步驟SBl處理后的SiC MOSFET器件放入HF酸中，將表面的氧化層清洗掉。
[0035]特別的，所述步驟S6具體包括以下步驟:
[0036]S61對步驟S5處理后的SiC MOSFET器件表面涂剝離膠，并用甩膠進行甩膠處理；
[0037]S62在步驟S61處理后的SiC MOSFET器件表面涂光刻膠，并用甩膠進行甩膠處理后，光刻出源漏歐姆接觸孔；
[0038]S63對步驟S62處理后SiC MOSFET器件表面上蒸發厚度分別為150nm/50nm/200nm的Al/Ni/Au作為歐姆接觸金屬；
[0039]S64對步驟S63處理后的SiC MOSFET器件進行剝離，形成源漏歐姆接觸圖形；
[0040]S65將步驟S64處理后的SiC MOSFET器件置于退火爐中，在950°C下合金退火30分鐘。
[0041]特別的，所述步驟S7具體包括以下步驟:
[0042]S71對步驟S5處理后的SiC MOSFET器件表面涂剝離膠，并用甩膠進行甩膠處理；
[0043]S72在步驟S71處理后的SiC MOSFET器件表面涂光刻膠，并用甩膠進行甩膠處理后，利用柵版光刻出柵金屬區域；
[0044]S73對步驟S72處理后SiC MOSFET器件表面上蒸發厚度分別為20nm/240nm的Ni/Au作為柵接觸金屬；
[0045]S74利用剝離方法形成柵圖形。
[0046]特別的，所述步驟S8具體包括以下步驟:
[0047]S81在步驟S8處理后的SiC MOSFET器件表面涂剝離膠，并用甩膠進行甩膠處理；
[0048]S82在步驟S91處理后的SiC MOSFET器件表面涂光刻膠，并用甩膠進行甩膠處理后，利用互連電極光刻版刻出互連區域；
[0049]S83對步驟S92處理后SiC MOSFET器件表面上蒸發厚度分別為50nm/200nm的Ti/Au作為互連接觸金屬；
[0050]S84利用剝離方法形成柵、源、漏互連圖形，即完成iC MOSFET器件溝道迀移率的改善。
[0051]相較于現有技術，本發明提供一種改善SiC MOSFET器件溝道迀移率的方法，通過在溝道中通過離子注入方法注入As元素，能夠增加器件在強反型工作時的少子濃度，從而有效提高SiC MOSFET器件溝道迀移率，并且為了避免離子注入高溫退火所帶來的“st印bunching”而采用碳膜做保護，并沒有因此而損傷器件的特性，同時采用NO原位退火有效的減小界面態密度，改善SiC MISFET器件在高溫、大功率應用時的可靠性。
【【附圖說明】】
[0052]圖1為本發明一種改善SiC MOSFET器件溝道迀移率的方法改善后的效果圖；
[0053]圖2為本發明一種改善SiC MOSFET器件溝道迀移率的方法改善后的迀移率變化圖。
【【具體實施方式】】
[0054]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下采用4H_SiCP型外延片樣品結合實施例對本發明進一步詳細說明。
[0055]實施例1
[0056]一種改善SiC MOSFET器件溝道迀移率的方法，具體按照以下方法實施:
[0057]SI采用RCA標準清洗法對4H_SiC P型外延片樣品進行表面清洗，具體按照以下步驟進行清洗:
[0058]Sll