一种改善SiC MOSFET器件沟道迁移率的方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明属于微电子技术领域，涉及半导体器件的制作，具体涉及一种改善SiCMOSFET器件沟道迀移率的方法，以提高MOSFET器件的沟道迀移率并减小SiC/Si02界面态密度，从而提高其在高温、大功率应用时的可靠性。
【【背景技术】】
[0002]SiC具有独特的物理、化学及电学特性，是在高温、高频、大功率及抗辐射等极端应用领域极具发展潜力的半导体材料。SiC功率MOSFET的最佳工作状态与栅介质绝缘层界面特性及体特性紧密相关。目前SiC MOS器件生产主要存在的问题为如何提高器件的沟道迀移率，而为此目的国内外采用过很多种方式，如传统的Ar、H2退火、氮氧化物退火(NO、N2O)，氧化前N离子注入，而这些都是通过在界面处导入更多的H及N元素的原理以降低界面态密度，在SiC/Si02界面引入氮元素可以形成较强的S1-N键和O-N键，使得SiC/S1 2界面及其附近的氧化层得到了一定程度的硬化，从而改善氧化层的击穿特性和可靠性，氮化S12膜最早是在1997年采用的，采用NO退火以期减小界面态密度，但是无论采用NO或者N2O氮化，在MOS器件界面引入的氮元素很少，SiC MOSFET器件的沟道迀移率也仅有30-40cmVs_1,F.Allerstan等人通过试验发现SiC/Si02界面通过钠钝化之后可以将Si面反型沟道迀移率提高到ISOcm2V-1 s—1，但是钠离子在偏压的作用下会移动导致阈值电压的不稳定，因此利用钠元素钝化也并不是很好的方法。
【
【发明内容】
】
[0003]针对上述问题，本发明提供一种改善SiC MOSFET器件沟道迀移率的方法，在沟道中通过离子注入方法注入As元素，能够有效提高SiC MOSFET器件沟道迀移率，并且为了避免离子注入高温退火所带来的“step bunching”而采用碳膜做保护，并没有因此而损伤器件的特性，同时采用NO原位退火有效的减小界面态密度，改善SiC MISFET器件在高温、大功率应用时的可靠性。
[0004]本发明是通过以下技术方案实现的，提供一种改善SiC MOSFET器件沟道迀移率的方法，包括以下步骤:
[0005]SI:SiC MOSFET器件基片表面清洗；
[0006]S2:将步骤SI清洗后的SiC MOSFET器件进行离子注入；
[0007]S3:在步骤S2处理后的SiC MOSFET器件的表面形成碳保护膜；
[0008]S4:将步骤S3处理后的SiC MOSFET器件进行去除表面碳膜处理；
[0009]S5:将步骤S4处理后的SiC MOSFET器件进行3丨02栅介质层的生长；
[0010]S6:在步骤S5处理后的SiC MOSFET器件表面形成源漏欧姆接触；
[0011]S7:将步骤S5处理后的SiC MOSFET器件进行栅图形的形成；
[0012]S8:将步骤S6处理后的SiC MOSFET器件进行电极制作，即完成SiC MOSFET器件沟道迀移率的改善。
[0013]特别的，所述步骤S2具体包括以下步骤:
[0014]S21高温氮离子注入:将步骤SI清洗后的SiC MOSFET器件放入高温离子注入机，在400°C的温度下分四次进行高温氮离子注入，所述氮离子注入剂量和能量分别为: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将步骤S21处理后的SiC MOSFET器件放入体积比为1: 10的HF与水的混合溶液漂洗，去除表面的S1Jl，所述HF的浓度为40% ；
[0016]S23源漏高温离子注入，具体按照以下步骤实施:
[0017]S231将步骤S22处理后的SiC MOSFET器件采用等离子体增强化学气相沉积法进行表面3;102层的淀积，所述S1 2层的厚度为60?70nm ；
[0018]S232在淀积了 S12层的SiC MOSFET器件表面涂光刻胶，并光刻出源、漏区域；
[0019]S233在HF酸溶液当中将SiC MOSFET器件未经光刻胶保护的3丨02层清洗掉，露出源漏高温离子注入区域；
[0020]S234将步骤S233处理后的SiC MOSFET器件放入高温离子注入机，在400 °C的温度下分四次进行高温氮离子注入，在400°C下分四次进行高温氮离子注入，所述氮离子注入剂量和能量分别为:5X 1014cnT2/30K，6.0X 1014cnT2/60K，8X 1014cnT2/120K，1.5X1015cm_2/190K ；
[0021]S235将步骤S234处理后的SiC MOSFET器件在HF溶液中进行清洗，去除SiCMOSFET器件表面的S1JI挡层。
[0022]特别的，所述步骤S3具体包括以下步骤:
[0023]S31对步骤S2处理后的SiC MOSFET器件表面涂光刻胶，并用甩胶进行甩胶处理后，放入烤箱中在90°C下前烘I分钟；
[0024]S32将步骤S31处理后的SiC MOSFET器件放入高温退火炉中，在600 °C下保持30分钟，进行碳化处理后，进行降温处理。
[0025]特别的，所述步骤S4具体包括以下步骤:
[0026]S41将步骤S3处理后的SiC MOSFET器件放于高温退火炉中，将有碳膜的一面朝下，抽真空到KT7Torr，充氩气，逐步升温到1600°C，在1600°C停留30分钟，进行高温离子注入退火，降至常温后取出；
[0027]S42采用反应离子刻蚀法将步骤S41处理后的SiC MOSFET器件表面的碳膜去除。
[0028]特别的，所述步骤S5具体包括以下步骤:
[0029]S51将步骤S4中处理后的SiC MOSFET器件放入高温氧化炉中，在1180°C条件下通入氧气，在干氧条件下氧化SiC MOSFET器件正面10小时，生成厚度为51nm的S12氧化膜；
[0030]S52将步骤S51处理后的SiC MOSFET器件生成的3丨02氧化膜在1175°C条件下进行2小时的NO退火。
[0031]特别的，所述步骤S5还包括步骤B5:将步骤S4处理后的SiC MOSFET器件牺牲氧化层的生长处理。
[0032]特别的，所述步骤B5具体包括以下步骤:
[0033]B51将步骤S4处理后的SiC MOSFET器件放入高温氧化炉中，在1200°C的纯干氧条件下氧化表面30min，使表面生成厚度为20nm的S12氧化膜；
[0034]B52将步骤SBl处理后的SiC MOSFET器件放入HF酸中，将表面的氧化层清洗掉。
[0035]特别的，所述步骤S6具体包括以下步骤:
[0036]S61对步骤S5处理后的SiC MOSFET器件表面涂剥离胶，并用甩胶进行甩胶处理；
[0037]S62在步骤S61处理后的SiC MOSFET器件表面涂光刻胶，并用甩胶进行甩胶处理后，光刻出源漏欧姆接触孔；
[0038]S63对步骤S62处理后SiC MOSFET器件表面上蒸发厚度分别为150nm/50nm/200nm的Al/Ni/Au作为欧姆接触金属；
[0039]S64对步骤S63处理后的SiC MOSFET器件进行剥离，形成源漏欧姆接触图形；
[0040]S65将步骤S64处理后的SiC MOSFET器件置于退火炉中，在950°C下合金退火30分钟。
[0041]特别的，所述步骤S7具体包括以下步骤:
[0042]S71对步骤S5处理后的SiC MOSFET器件表面涂剥离胶，并用甩胶进行甩胶处理；
[0043]S72在步骤S71处理后的SiC MOSFET器件表面涂光刻胶，并用甩胶进行甩胶处理后，利用栅版光刻出栅金属区域；
[0044]S73对步骤S72处理后SiC MOSFET器件表面上蒸发厚度分别为20nm/240nm的Ni/Au作为栅接触金属；
[0045]S74利用剥离方法形成栅图形。
[0046]特别的，所述步骤S8具体包括以下步骤:
[0047]S81在步骤S8处理后的SiC MOSFET器件表面涂剥离胶，并用甩胶进行甩胶处理；
[0048]S82在步骤S91处理后的SiC MOSFET器件表面涂光刻胶，并用甩胶进行甩胶处理后，利用互连电极光刻版刻出互连区域；
[0049]S83对步骤S92处理后SiC MOSFET器件表面上蒸发厚度分别为50nm/200nm的Ti/Au作为互连接触金属；
[0050]S84利用剥离方法形成栅、源、漏互连图形，即完成iC MOSFET器件沟道迀移率的改善。
[0051]相较于现有技术，本发明提供一种改善SiC MOSFET器件沟道迀移率的方法，通过在沟道中通过离子注入方法注入As元素，能够增加器件在强反型工作时的少子浓度，从而有效提高SiC MOSFET器件沟道迀移率，并且为了避免离子注入高温退火所带来的“st印bunching”而采用碳膜做保护，并没有因此而损伤器件的特性，同时采用NO原位退火有效的减小界面态密度，改善SiC MISFET器件在高温、大功率应用时的可靠性。
【【附图说明】】
[0052]图1为本发明一种改善SiC MOSFET器件沟道迀移率的方法改善后的效果图；
[0053]图2为本发明一种改善SiC MOSFET器件沟道迀移率的方法改善后的迀移率变化图。
【【具体实施方式】】
[0054]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下采用4H_SiCP型外延片样品结合实施例对本发明进一步详细说明。
[0055]实施例1
[0056]一种改善SiC MOSFET器件沟道迀移率的方法，具体按照以下方法实施:
[0057]SI采用RCA标准清洗法对4H_SiC P型外延片样品进行表面清洗，具体按照以下步骤进行清洗:
[0058]Sll