[发明专利]碳化硅高温退火表面保护的制作方法及碳化硅功率器件有效

专利信息
申请号: 201811391524.2 申请日: 2018-11-21
公开(公告)号: CN109494150B 公开(公告)日: 2021-06-08
发明(设计)人: 李波;胡泽先;刘亚亮;秦龙;张力江 申请(专利权)人: 北京国联万众半导体科技有限公司
主分类号: H01L21/04 分类号: H01L21/04;H01L21/324
代理公司: 石家庄国为知识产权事务所 13120 代理人: 许小荣
地址: 101300 北京市顺义*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 碳化硅 高温 退火 表面 保护 制作方法 功率 器件
【说明书】:

发明提供了一种碳化硅高温退火表面保护的制作方法及碳化硅功率器件,属于半导体器件制备技术领域,包括:在碳化硅圆片表面沉积二氧化硅介质作为离子注入的散射层;在二氧化硅介质表面涂覆光刻胶,并对注入区域进行曝光、显影,露出二氧化硅介质;对碳化硅圆片进行离子注入;去除光刻胶;去除二氧化硅介质;在碳化硅圆片表面沉积类金刚石薄膜为高温退火的保护层;对圆片进行高温退火;去除类金刚石薄膜。本发明提供的碳化硅高温退火表面保护的制作方法,通过沉积类金刚石薄膜对碳化硅进行表面保护,类金刚石薄膜能够作为阻挡层抑制表面处Si的升华和再沉积过程,从而避免退火表面过于粗糙,有效改善芯片表面形貌,提升器件性能和可靠性。

技术领域

本发明属于半导体器件制备技术领域,更具体地说,是涉及一种碳化硅高温退火表面保护的制作方法及碳化硅功率器件。

背景技术

碳化硅(SiC)材料具有宽带隙、高临界击穿场强、高热导率、高载流子饱和漂移速度等优良的物理、电学特性,特别适用于大功率、高压、高温电子器件。在SiC器件工艺中,由于杂质的扩散系数低,离子注入技术是实现掺杂的关键工艺。为了激活注入的杂质和消除注入过程造成的损伤缺陷,需要对离子注入后SiC圆片进行高温退火。由于SiC晶格的高键能,需要进行超过1500℃的高温退火,从而促使Si容易从SiC表面升华,并以Si、Si2C、SiC2等形式重新沉积在圆片表面,导致表面粗糙。为了阻止SiC表面Si的升华,普遍采用AlN、BN/AlN和光刻胶高温碳化等形式的表面保护技术。从大量的实验结果和理论分析表明,高于1600℃温度下,AlN薄膜中会形成针孔,限制了此方法的有效性;BN/AlN复合结构沉积工艺复杂,且退火后不易去除;光刻胶碳化技术容易产生不完全碳化现象,光刻胶中的溶剂挥发造成设备沾污。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化硅高温退火表面保护的制作方法,以解决现有技术中存在的传统表面保护制作工艺造成的芯片表面形貌粗糙、器件可靠性差等技术问题。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:提供一种碳化硅高温退火表面保护的制作方法,包括以下步骤:

在碳化硅圆片表面沉积二氧化硅介质作为离子注入的散射层;

光刻定义注入区域,在二氧化硅介质表面涂覆光刻胶,并对注入区域进行曝光、显影,露出二氧化硅介质;

对碳化硅圆片进行离子注入;

去除光刻胶;

去除二氧化硅介质;

在碳化硅圆片表面沉积类金刚石薄膜作为高温退火的保护层;

对碳化硅圆片进行高温退火;

去除类金刚石薄膜。

进一步地,所述二氧化硅介质的厚度为30nm-70nm。

进一步地,所述二氧化硅介质的厚度为40nm-60nm。

进一步地,所述光刻胶的厚度为2μm-5μm。

进一步地,所述类金刚石薄膜的厚度为0.3μm-1.5μm。

进一步地,所述类金刚石薄膜的厚度为0.5μm-1.0μm。

进一步地,所述在碳化硅圆片表面沉积类金刚石薄膜作为高温退火的保护层的过程中,采用等离子增强化学气相淀积台,利用射频放电使碳氢气体电离,从而沉积类金刚石薄膜进行表面保护制作。

进一步地,所述对碳化硅圆片进行高温退火中,高温退火的温度为1500℃-1800℃,时间为5分钟-60分钟。

进一步地,所述高温退火的温度为1600℃-1700℃,时间为15分钟-40分钟。

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