[发明专利]一种提高p型掺杂离子注入准确度的方法

说明书

本发明公开了一种提高p型掺杂离子注入准确度的方法。本发明包括初步确定仿真值、根据仿真值进行离子注入、对仿真值进行校准；重复上述对仿真值进行校准的步骤，确定最终离子注入能量和剂量以获得最接近目标值的实际注入值。本发明记载了相应的缩小离子注入目标值与实际注入值之间偏差的方法，通过多次对注入碳化硅外延层的p型掺杂离子的仿真值进行校准，进而使碳化硅器件的离子注入的实际注入值与目标值更加接近，以加快器件的研制。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种提高p型掺杂离子注入准确度的方法。

背景技术

在Si和大多数III-V族半导体中，扩散和离子注入技术都可用于实现选择性掺杂。但是由于碳化硅材料的限制，掺杂离子在碳化硅中的扩散系数很低，扩散工艺无法在碳化硅中使用，因此，离子注入就成了在碳化硅中进行选择性掺杂的唯一途径。离子注入是制作几乎所有种类碳化硅器件的关键工艺，用离子注入可以实现宽范围的p型和n型导电类型掺杂控制。

如：中国专利文献CN 109473345A中公开了一种碳化硅器件的离子注入方法，该文件中公开有“根据离子注入能量和离子注入剂量，选择对应的注入温度，并在所述离子注入区域注入离子；去除所述光刻胶和所述介质层，得到离子注入后的碳化硅圆片”。具体公开了“离子注入能量大于等于200KeV，离子注入剂量大于等于1E15cm^-2时，注入温度为300℃-500℃；离子注入能量小于200KeV，离子注入剂量小于1E15cm^-2时，注入温度为常温”。上述文献CN109473345A中，Al和N离子注入能量和剂量主要覆盖浅结和高剂量区域，该浅结和高剂量区域为半导体器件常用区域，通过选择不同的离子注入能量、剂量和温度，实现了碳化硅器件的离子注入，以达到减少离子注入损伤、提高注入离子激活率的目的。

在离子注入碳化硅时，由于碳化硅本身材料的限制，导致离子在其内的移动路径并不完全固定，存在一定的随机性，因此在离子注入中，离子的实际注入值与目标值之间存在偏差。虽然本领域人员普遍认识到了离子注入过程会存在目标值与实际注入值的差异，但由于碳化硅二极管器件有源区注入、终端场限环注入和n型截止环注入等区域对注入浓度并不十分敏感，实际注入值与目标值存在一定的偏差对碳化硅二极管器件的性能影响不太明显，加之流片周期长；因此，本领域技术人员并不会对上述器件中实际注入值与目标值存在的一定偏差进行系统的研究。

但随着半导体器件的应用越来越广泛，研究越来越深入，现在发现碳化硅MOSFET等器件的p型阱区的掺杂对注入浓度很敏感，注入浓度的偏差会影响阈值电压的偏移，带来器件可靠性等问题；同时，终端JTE结构对掺杂浓度也很敏感，若采用JTE终端结构，也需要对注入浓度进行优化。因此，在碳化硅器件的研制中，对离子注入的掺杂工艺进行系统研究，使离子注入中的目标值与实际注入值之间的差异缩小是十分必要的，而现有技术中并没有记载相应的缩小离子注入的目标值与实际注入值的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中碳化硅器件离子注入的目标值与实际注入值存在偏差进而影响器件可靠性的缺陷，从而提供一种提高p型掺杂离子注入准确度的方法。

一种提高p型掺杂离子注入准确度的方法，包括：

初步确定仿真值：根据碳化硅器件需求，确定半导体区域的p型掺杂离子的注入深度和掺杂浓度的目标值，根据目标值采用TRIM仿真继而确定p型掺杂离子的不同注入能量和剂量的仿真值；

根据仿真值进行离子注入：在衬底上形成碳化硅外延层，根据仿真值对碳化硅外延层进行离子注入；

对仿真值进行校准：对注入后的碳化硅外延层进行SIMS检测获得实际注入值，比较实际注入值与目标值之间的偏差；根据偏差，筛选出与实际注入值差异最小的仿真值的能量和剂量，并对能量和剂量进行调节，获得优化后的离子注入能量和剂量的仿真值，再次进行离子注入；

重复上述仿真值校准的步骤，以确定最接近目标值的实际注入值。