一種變摻雜結終端制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種變摻雜結終端制備方法，通過在介質層表面加工出蝕刻阻擋層，形成了階梯狀介質形貌，再通過離子注入形成了漸變結構的結終端。本發明通過嚴格控制兩層介質的蝕刻速率比，實現了臺階高度的精準控制，避免了由蝕刻速率漂移引起的注入介質膜厚變化。所實現的結終端各區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。
【專利說明】
一種變摻雜結終端制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及半導體器件領域，特別是涉及一種變摻雜結終端制備方法。
【背景技術】
[0002]SiC材料禁帶寬度大、擊穿電場高、飽和漂移速度和熱導率大，這些材料優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。碳化硅的優勢在于制作高壓器件，因此為了充分發揮其材料優勢必須盡可能的提高終端保護效率。
[0003]結終端終端保護形式的理論保護效率非常高，采用結終端保護的碳化硅器件的阻斷電壓可以接近理論極限。但結終端保護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生長過程中難以準確控制。目前的解決辦法是通過多次離子注入形成多個結終端，使整個終端保護區的摻雜劑量從內向外逐漸降低進而取得較高的終端保護效率。但是這種方法增加了離子注入的次數。
【發明內容】
[0004]發明目的:本發明的目的是提供一種能夠減少離子注入次數的變摻雜結終端制備方法。
[0005]技術方案:為達到此目的，本發明采用以下技術方案:
[0006]本發明所述的變摻雜結終端制備方法，包括以下的步驟:
[0007]S1:在碳化娃外延層上生長第一介質層；
[0008]S2:在第一介質層上依次形成了 N層單臺階狀的介質層，N為正整數；
[0009]其中第I層單臺階狀的介質層通過以下步驟得到:在第一介質層上生長第二介質層，在第二介質層表面加工出第一蝕刻阻擋層，并通過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層，然后通過蝕刻的方法去除第二介質層中未被第一蝕刻阻擋層覆蓋的區域，保留第二介質層中被第一蝕刻阻擋層覆蓋的區域，最后去除第一蝕刻阻擋層，形成第I層單臺階狀的介質層，從而形成第I離子注入區；
[0010]其中第i層單臺階狀的介質層通過以下步驟得到，l〈i〈N且i為整數:在第i介質層上生長第i+Ι介質層，形成第i層單臺階狀的介質層，從而形成第i離子注入區；
[0011]其中第N層單臺階狀的介質層通過以下步驟得到:在第N介質層上生長第N+1介質層，在第N+1介質層表面加工出第N蝕刻阻擋層，并通過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介質層，然后通過蝕刻的方法去除第N+1介質層中未被第N蝕刻阻擋層覆蓋的區域，保留第N+1介質層中被第N蝕刻阻擋層覆蓋的區域，最后去除第N蝕刻阻擋層，形成第N層單臺階狀的介質層，從而形成第N離子注入區。
[0012]S3:對整晶圓進行離子注入；
[0013]S4:去除晶圓表面所有的介質層。
[0014]進一步，所述步驟S2中，對第二介質層蝕刻的速率是對第一介質層蝕刻的速率的5倍以上。
[0015]進一步，所述步驟S2中，對第N+1介質層蝕刻的速率是對第N介質層蝕刻的速率的5倍以上。
[0016]進一步，所述步驟S2中，單臺階狀的介質層中，臺階的角度范圍為0°?90°。
[0017]進一步，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行制作。
[0018]進一步，所述所有介質層均采用氧化硅或者氮化硅進行制作。
[0019]進一步，所述N為3。
[0020]有益效果:本發明通過多次介質生長及蝕刻形成了階梯狀介質形貌，再通過離子注入形成了漸變結構的結終端。通過控制兩層介質的蝕刻速率比實現臺階高度的精準控制，避免了由蝕刻速率漂移引起的注入介質膜厚變化。所實現的結終端各區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。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明的【具體實施方式】中在碳化硅外延層上生長第一介質層后得到的結構的不意圖；
[0022]圖2是本發明的【具體實施方式】中在第一介質層上生長第二介質層后得到的結構的示意圖；
[0023]圖3是本發明的【具體實施方式】中在第二介質層表面加工出第一蝕刻阻擋層后得到的結構的示意圖；
[0024]圖4是本發明的【具體實施方式】中去除部分第一蝕刻阻擋層后得到的結構的示意圖；
[0025]圖5是本發明的【具體實施方式】中去除第二介質層中未被第一蝕刻阻擋層覆蓋的區域后得到的結構的示意圖；
[0026]圖6是本發明的【具體實施方式】中去除第一蝕刻阻擋層后得到的結構的示意圖；
[0027]圖7是本發明的【具體實施方式】中在第二介質層上生長第三介質層后得到的結構的示意圖；
[0028]圖8是本發明的【具體實施方式】中在第三介質層上生長第四介質層后得到的結構的示意圖；
[0029]圖9是本發明的【具體實施方式】中在第四介質層表面加工出第二蝕刻阻擋層后得到的結構的示意圖；
[0030]圖10是本發明的【具體實施方式】中去除第二蝕刻阻擋層后得到的結構的示意圖；
[0031]圖11是本發明的【具體實施方式】中去除第四介質層中未被第二蝕刻阻擋層覆蓋的區域后得到的結構的示意圖；
[0032]圖12是本發明的【具體實施方式】中去除第二蝕刻阻擋層后得到的結構的示意圖；
[0033]圖13是本發明的【具體實施方式】中形成具有三個離子注入區的結構的示意圖；
[0034]圖14是本發明的【具體實施方式】中去除晶圓表面所有介質層后得到的結構的示意圖；
[0035]圖15是本發明的【具體實施方式】中調整第二介質層中臺階角度后得到的結構的示意圖；
[0036]圖16是本發明的【具體實施方式】中介質蝕刻后在臺階底部殘留部分第四介質層后得到的結構的示意圖；
[0037]圖17是本發明的【具體實施方式】中去除碳化硅外延層表面部分區域的所有介質層后進行離子注入的示意圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖，對本發明的技術方案做進一步的闡述。
[0039]本發明公開了一種變摻雜結終端制備方法，包括以下步驟:
[0040]S1:在碳化娃外延層I上生長第一介質層2，如圖1所示；
[0041]S2:在第一介質層2上生長第二介質層3，如圖2所示;在第二介質層3表面加工出第一蝕刻阻擋層4，如圖3所示，并通過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層3，然后通過蝕刻的方法去除第二介質層3中未被第一蝕刻阻擋層4覆蓋的區域，如圖5所示，保留第二介質層3中被第一蝕刻阻擋層4覆蓋的區域，最后去除第一蝕刻阻擋層4，如圖6所示，形成單臺階狀的第二介質層3，也即第一層單臺階狀的介質層，從而形成第一離子注入區8，如圖13所示;然后，在第二介質層3上生長第三介質層5，如圖7所示，形成單臺階狀的第三介質層5，也即第二層單臺階狀的介質層，從而形成第二離子注入區9，如圖13所示;接著，在第三介質層5上生長第四介質層6，如圖8所示，再在第四介質層6表面加工出第二蝕刻阻擋層7，如圖9所示，并通過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層6，然后通過蝕刻的方法去除第四介質層6中未被第二蝕刻阻擋層7覆蓋的區域，如圖11所示，保留第四介質層6中被第二蝕刻阻擋層7覆蓋的區域，最后去除第二蝕刻阻擋層7，如圖12所示，形成單臺階狀的第四介質層6，也即第三層單臺階狀的介質層，從而形成第三離子注入區10，如圖13所示；
[0042]S3:對整晶圓進行離子注入；
[0043]S4:去除晶圓表面所有的介質層，第一離子注入區8、第二離子注入區9和第三離子注入區10合并形成了注入區11，如圖14所示。
[0044]步驟S2中，對第二介質層3蝕刻的速率是對第一介質層2蝕刻的速率的5倍以上，以保證第二介質層3在第一離子注入區8上方的部分完全去除，并且準確停留在第一介質層2上;對第四介質層6蝕刻的速率是對第三介質層5蝕刻的速率的5倍以上，以保證第四介質層6在第二離子注入區9上方的部分完全去除，并且準確停留在第三介質層5上。
[0045]由于第二介質層3、第三介質層5和第四介質層6均呈單臺階狀，也即注入掩膜為單臺階狀，導致第一離子注入區8、第二離子注入區9和第三離子注入區10的深度各不相同。
[0046]這種變摻雜終端保護實現方法不限于實現三級臺階，可以通過重復進行雙層介質生長、掩膜光刻、高選擇比刻蝕實現多級臺階式結終端注入掩膜，最后通過單次離子注入形成多級摻雜劑量的結終端保護。
[0047]此外，可以通過調整介質蝕刻方法，實現如圖15所示的結構，也即調整單臺階狀的第二介質層3中臺階的角度α，使其在0°?90°的范圍內變化，這一角度可以保證后續介質生長能夠良好的覆蓋整個臺階并且使得注入區交界處臺階厚度緩變進而使得最終的注入區11交界處注入深度緩變。
[0048]還可以通過調整蝕刻條件，實現如圖16所示的結構，介質蝕刻后在臺階底部會殘留部分第四介質層6，這部分第四介質層6使得原先的陡峭臺階變得舒緩，避免了臺階陡峭帶來的注入劑量在注入區11之間的突變。
[0049]還可以通過介質蝕刻去除去除碳化硅外延層I表面部分區域的所有介質層，得到如圖17所示的結構，這樣通過離子注入能夠實現最高摻雜劑量等于注入劑量且劑量緩變的結終端注入結構。
【主權項】
1.一種變摻雜結終端制備方法，其特征在于:包括以下的步驟: S1:在碳化硅外延層(I)上生長第一介質層(2); S2:在第一介質層(2)上依次形成了 N層單臺階狀的介質層，N為正整數； 其中第I層單臺階狀的介質層通過以下步驟得到:在第一介質層(2)上生長第二介質層(3)，在第二介質層(3)表面加工出第一蝕刻阻擋層(4)，并通過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層(3)，然后通過蝕刻的方法去除第二介質層(3)中未被第一蝕刻阻擋層(4)覆蓋的區域，保留第二介質層(3)中被第一蝕刻阻擋層(4)覆蓋的區域，最后去除第一蝕刻阻擋層(4)，形成第I層單臺階狀的介質層，從而形成第I離子注入區； 其中第i層單臺階狀的介質層通過以下步驟得到，l〈i〈N且i為整數:在第i介質層上生長第i+Ι介質層，形成第i層單臺階狀的介質層，從而形成第i離子注入區； 其中第N層單臺階狀的介質層通過以下步驟得到:在第N介質層上生長第N+1介質層，在第N+1介質層表面加工出第N蝕刻阻擋層，并通過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介質層，然后通過蝕刻的方法去除第N+1介質層中未被第N蝕刻阻擋層覆蓋的區域，保留第N+1介質層中被第N蝕刻阻擋層覆蓋的區域，最后去除第N蝕刻阻擋層，形成第N層單臺階狀的介質層，從而形成第N離子注入區； S3:對整晶圓進行離子注入； S4:去除晶圓表面所有的介質層。2.根據權利要求1所述的變摻雜結終端制備方法，其特征在于:所述步驟S2中，對第二介質層(3)蝕刻的速率是對第一介質層(2)蝕刻的速率的5倍以上。3.根據權利要求1所述的變摻雜結終端制備方法，其特征在于:所述步驟S2中，對第N+1介質層蝕刻的速率是對第N介質層蝕刻的速率的5倍以上。4.根據權利要求1所述的變摻雜結終端制備方法，其特征在于:所述步驟S2中，單臺階狀的介質層中，臺階的角度范圍為0°?90°。5.根據權利要求1所述的變摻雜結終端制備方法，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行制作。6.根據權利要求1所述的變摻雜結終端制備方法，其特征在于:所述所有介質層均采用氧化硅或者氮化硅進行制作。7.根據權利要求1所述的變摻雜結終端制備方法，其特征在于:所述N為3。
【文檔編號】H01L21/266GK105914133SQ201610300050
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月9日
【發明人】黃潤華, 柏松, 陶永洪, 汪玲
【申請人】中國電子科技集團公司第五十五研究所