一种场效晶体管的制备方法

本发明涉及半导体制造，特别涉及一种场效晶体管的制备方法。

背景技术：

1、mosfet场效晶体管是当前集成电路的重要元器件。近几年，mosfet应用于多种领域和行业场景，随着产业应用的不断升级，对mosfet器件的损耗、功率、频率也提出了更高的要求，因此以绝缘体上的硅(soi)为基础原材料的mosfet器件逐渐在高端应用中取代硅衬底材料。但同时，随着应用频率提升，mosfet器件的发热造成的寿命缩短、信号漂移、可靠度降低乃至性能失效的问题成为mosfet器件的应用瓶颈。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提出了一种场效晶体管的制备方法，用于解决现有的mosfet器件发热问题。

2、本发明公开的一种场效晶体管的制备方法，包括：

3、获取硅晶圆，所述硅晶圆的第一表面形成有第一键合介质层；在所述硅晶圆内的预设深度形成缺陷层；

4、获取碳化硅晶圆，将所述硅晶圆的所述第一键合介质层与所述碳化硅晶圆的第一表面键合形成第一键合结构；所述碳化硅晶圆的材料为绝缘型碳化硅；

5、对所述第一键合结构进行第一退火处理，沿所述缺陷层剥离部分所述硅晶圆，得到第二键合结构；

6、在所述第二键合结构的所述硅晶圆上形成掺杂导电离子的器件层；

7、在所述器件层的表面沉积散热层，得到目标场效晶体管。

8、可选地，当所述碳化硅晶圆的材料为掺杂型碳化硅时，所述将所述硅晶圆的所述第一键合介质层与所述碳化硅晶圆的第一表面键合形成第一键合结构包括：

9、在所述碳化硅晶圆的第一表面形成第二键合介质层，所述第二键合介质层的材料为氧化硅，所述第二键合介质层的厚度为0-3μm；

10、将所述硅晶圆的所述第一键合介质层与所述碳化硅晶圆的所述第二键合介质层键合形成第一键合结构；键合温度为o℃-800℃。

11、可选地，所述第一键合介质层的材料为氧化硅，所述第一键合介质层的厚度为0-2μm。

12、可选地，形成第一键合介质层和所述第二键合介质层的方法包括气相沉积法或湿法热氧化法其中所述热氧化法的热氧化温度为1000℃-1150℃，热氧化时间0-24小时。

13、可选地，所述将所述硅晶圆的所述第一键合介质层与所述碳化硅晶圆的第一表面键合形成第一键合结构之前还包括：

14、对所述第一键合介质层与所述第二键合介质层进行等离子体激活，所述等离子体激活中所采用的气体包括氮气、氩气或氧气。

15、可选地，所述在所述硅晶圆内的预设深度形成缺陷层的方法包括：

16、面向所述第一键合层向所述硅晶圆进行离子注入，所述离子注入的离子包括氢离子或氦离子，所述离子的注入剂量为1×1015cm-2-1×1018cm-2，所述离子的注入能量为20kev-1mev。

17、可选地，所述对所述第一键合结构进行第一退火处理中，所述第一退火处理的退火温度为400℃-900℃，退火时间为1分钟-24小时，退火气氛包括氮气、氩气、氢气或真空。

18、可选地，所述得到第二键合结构后还包括：

19、对所述第二键合结构进行第二退火处理，所述第二退火处理的退火温度为900℃-1200℃；或者，

20、对所述第二键合结构进行抛光处理，所述抛光处理包括化学机械抛光处理或离子束抛光处理。

21、可选地，所述碳化硅晶圆的厚度为300μm-500μm。

22、可选地，所述散热层的材料为氮化铝，所述散热层的厚度为200nm-1μm，所述散热层的生长温度为300℃-600℃。

23、采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

24、通过本发明提出的场效晶体管的制备方法，所制备的mosfet器件，将硅衬底替换成高散热的碳化硅，除了碳化硅本身的散热外，制备的氧化层(键合介质层)也较现有技术中更薄，减少阻热；进一步的，在器件层上方沉积散热层，可以实现向上散热，因此，本发明的mosfet器件，从上下两个方向进行散热，散热效果佳，延长使用寿命、信号稳定、可靠度高，器件性能好。

技术特征：

1.一种场效晶体管的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的场效晶体管的制备方法，其特征在于，当所述碳化硅晶圆的材料为掺杂型碳化硅时，所述将所述硅晶圆的所述第一键合介质层与所述碳化硅晶圆的第一表面键合形成第一键合结构包括：

3.根据权利要求1所述的场效晶体管的制备方法，其特征在于，所述第一键合介质层的材料为氧化硅，所述第一键合介质层的厚度为0-2μm。

4.根据权利要求2或3任一项所述的场效晶体管的制备方法，其特征在于，形成第一键合介质层和所述第二键合介质层的方法包括气相沉积法或湿法热氧化法，其中所述热氧化法的热氧化温度为1000℃-1150℃，热氧化时间0-24小时。

5.根据权利要求2所述的场效晶体管的制备方法，其特征在于，在所述将所述硅晶圆的所述第一键合介质层与所述碳化硅晶圆的第一表面键合形成第一键合结构之前还包括：

6.根据权利要求1所述的场效晶体管的制备方法，其特征在于，所述在所述硅晶圆内的预设深度形成缺陷层的方法包括：

7.根据权利要求1所述的场效晶体管的制备方法，其特征在于，所述对所述第一键合结构进行第一退火处理中，所述第一退火处理的退火温度为400℃-900℃，退火时间为1分钟-24小时，退火气氛包括氮气、氩气、氢气或真空。

8.根据权利要求7所述的场效晶体管的制备方法，其特征在于，所述得到第二键合结构后还包括：

9.根据权利要求1所述的场效晶体管的制备方法，其特征在于，所述碳化硅晶圆的厚度为300μm-500μm。

10.根据权利要求1所述的场效晶体管的制备方法，其特征在于，所述散热层的材料为氮化铝，所述散热层的厚度为200nm-1μm，所述散热层的生长温度为300℃-600℃。

技术总结
本发明提供一种场效晶体管的制备方法，涉及半导体制造技术领域，包括：获取硅晶圆，所述硅晶圆的第一表面形成有第一键合介质层；在所述硅晶圆内的预设深度形成缺陷层；获取碳化硅晶圆，将所述硅晶圆的所述第一键合介质层与所述碳化硅晶圆的第一表面键合形成第一键合结构；所述碳化硅晶圆的材料为绝缘型碳化硅；对所述第一键合结构进行第一退火处理，沿所述缺陷层剥离部分所述硅晶圆，得到第二键合结构；在所述第二键合结构的所述硅晶圆上形成掺杂导电离子的器件层；在所述器件层的表面沉积散热层，得到目标场效晶体管。通过本发明提出的方法所制备的MOSFET器件，从上下两个方向进行散热，散热效果佳，延长使用寿命、信号稳定、可靠度高，器件性能佳。

技术研发人员：伊艾伦,欧欣,周民
受保护的技术使用者：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14