一种变掺杂结终端制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种变掺杂结终端制备方法，通过在介质层表面加工出蚀刻阻挡层，形成了阶梯状介质形貌，再通过离子注入形成了渐变结构的结终端。本发明通过严格控制两层介质的蚀刻速率比，实现了台阶高度的精准控制，避免了由蚀刻速率漂移引起的注入介质膜厚变化。所实现的结终端各区域注入剂量可以得到精确的控制，并减少了器件加工中离子注入的次数。
【专利说明】
一种变掺杂结终端制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体器件领域，特别是涉及一种变掺杂结终端制备方法。
【背景技术】
[0002]SiC材料禁带宽度大、击穿电场高、饱和漂移速度和热导率大，这些材料优越性能使其成为制作高功率、高频、耐高温、抗辐射器件的理想材料。碳化硅的优势在于制作高压器件，因此为了充分发挥其材料优势必须尽可能的提高终端保护效率。
[0003]结终端终端保护形式的理论保护效率非常高，采用结终端保护的碳化硅器件的阻断电压可以接近理论极限。但结终端保护效率受掺杂浓度和界面电荷影响很大，尤其是界面电荷密度在介质生长过程中难以准确控制。目前的解决办法是通过多次离子注入形成多个结终端，使整个终端保护区的掺杂剂量从内向外逐渐降低进而取得较高的终端保护效率。但是这种方法增加了离子注入的次数。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明的目的是提供一种能够减少离子注入次数的变掺杂结终端制备方法。
[0005]技术方案:为达到此目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]本发明所述的变掺杂结终端制备方法，包括以下的步骤:
[0007]S1:在碳化娃外延层上生长第一介质层；
[0008]S2:在第一介质层上依次形成了 N层单台阶状的介质层，N为正整数；
[0009]其中第I层单台阶状的介质层通过以下步骤得到:在第一介质层上生长第二介质层，在第二介质层表面加工出第一蚀刻阻挡层，并通过蚀刻的方法去除部分第一蚀刻阻挡层，未被去除的第一蚀刻阻挡层仍然覆盖着第二介质层，然后通过蚀刻的方法去除第二介质层中未被第一蚀刻阻挡层覆盖的区域，保留第二介质层中被第一蚀刻阻挡层覆盖的区域，最后去除第一蚀刻阻挡层，形成第I层单台阶状的介质层，从而形成第I离子注入区；
[0010]其中第i层单台阶状的介质层通过以下步骤得到，l〈i〈N且i为整数:在第i介质层上生长第i+Ι介质层，形成第i层单台阶状的介质层，从而形成第i离子注入区；
[0011]其中第N层单台阶状的介质层通过以下步骤得到:在第N介质层上生长第N+1介质层，在第N+1介质层表面加工出第N蚀刻阻挡层，并通过蚀刻的方法去除部分第N蚀刻阻挡层，未被去除的第N蚀刻阻挡层仍然覆盖着第N+1介质层，然后通过蚀刻的方法去除第N+1介质层中未被第N蚀刻阻挡层覆盖的区域，保留第N+1介质层中被第N蚀刻阻挡层覆盖的区域，最后去除第N蚀刻阻挡层，形成第N层单台阶状的介质层，从而形成第N离子注入区。
[0012]S3:对整晶圆进行离子注入；
[0013]S4:去除晶圆表面所有的介质层。
[0014]进一步，所述步骤S2中，对第二介质层蚀刻的速率是对第一介质层蚀刻的速率的5倍以上。
[0015]进一步，所述步骤S2中，对第N+1介质层蚀刻的速率是对第N介质层蚀刻的速率的5倍以上。
[0016]进一步，所述步骤S2中，单台阶状的介质层中，台阶的角度范围为0°?90°。
[0017]进一步，所述第i蚀刻阻挡层采用光刻胶或者金属薄膜作为材料进行制作。
[0018]进一步，所述所有介质层均采用氧化硅或者氮化硅进行制作。
[0019]进一步，所述N为3。
[0020]有益效果:本发明通过多次介质生长及蚀刻形成了阶梯状介质形貌，再通过离子注入形成了渐变结构的结终端。通过控制两层介质的蚀刻速率比实现台阶高度的精准控制，避免了由蚀刻速率漂移引起的注入介质膜厚变化。所实现的结终端各区域注入剂量可以得到精确的控制，并减少了器件加工中离子注入的次数。
【附图说明】
[0021]图1是本发明的【具体实施方式】中在碳化硅外延层上生长第一介质层后得到的结构的不意图；
[0022]图2是本发明的【具体实施方式】中在第一介质层上生长第二介质层后得到的结构的示意图；
[0023]图3是本发明的【具体实施方式】中在第二介质层表面加工出第一蚀刻阻挡层后得到的结构的示意图；
[0024]图4是本发明的【具体实施方式】中去除部分第一蚀刻阻挡层后得到的结构的示意图；
[0025]图5是本发明的【具体实施方式】中去除第二介质层中未被第一蚀刻阻挡层覆盖的区域后得到的结构的示意图；
[0026]图6是本发明的【具体实施方式】中去除第一蚀刻阻挡层后得到的结构的示意图；
[0027]图7是本发明的【具体实施方式】中在第二介质层上生长第三介质层后得到的结构的示意图；
[0028]图8是本发明的【具体实施方式】中在第三介质层上生长第四介质层后得到的结构的示意图；
[0029]图9是本发明的【具体实施方式】中在第四介质层表面加工出第二蚀刻阻挡层后得到的结构的示意图；
[0030]图10是本发明的【具体实施方式】中去除第二蚀刻阻挡层后得到的结构的示意图；
[0031]图11是本发明的【具体实施方式】中去除第四介质层中未被第二蚀刻阻挡层覆盖的区域后得到的结构的示意图；
[0032]图12是本发明的【具体实施方式】中去除第二蚀刻阻挡层后得到的结构的示意图；
[0033]图13是本发明的【具体实施方式】中形成具有三个离子注入区的结构的示意图；
[0034]图14是本发明的【具体实施方式】中去除晶圆表面所有介质层后得到的结构的示意图；
[0035]图15是本发明的【具体实施方式】中调整第二介质层中台阶角度后得到的结构的示意图；
[0036]图16是本发明的【具体实施方式】中介质蚀刻后在台阶底部残留部分第四介质层后得到的结构的示意图；
[0037]图17是本发明的【具体实施方式】中去除碳化硅外延层表面部分区域的所有介质层后进行离子注入的示意图。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步的阐述。
[0039]本发明公开了一种变掺杂结终端制备方法，包括以下步骤:
[0040]S1:在碳化娃外延层I上生长第一介质层2，如图1所示；
[0041]S2:在第一介质层2上生长第二介质层3，如图2所示;在第二介质层3表面加工出第一蚀刻阻挡层4，如图3所示，并通过蚀刻的方法去除部分第一蚀刻阻挡层4，如图4所示，未被去除的第一蚀刻阻挡层4仍然覆盖着第二介质层3，然后通过蚀刻的方法去除第二介质层3中未被第一蚀刻阻挡层4覆盖的区域，如图5所示，保留第二介质层3中被第一蚀刻阻挡层4覆盖的区域，最后去除第一蚀刻阻挡层4，如图6所示，形成单台阶状的第二介质层3，也即第一层单台阶状的介质层，从而形成第一离子注入区8，如图13所示;然后，在第二介质层3上生长第三介质层5，如图7所示，形成单台阶状的第三介质层5，也即第二层单台阶状的介质层，从而形成第二离子注入区9，如图13所示;接着，在第三介质层5上生长第四介质层6，如图8所示，再在第四介质层6表面加工出第二蚀刻阻挡层7，如图9所示，并通过蚀刻的方法去除部分第二蚀刻阻挡层7，如图10所示，未被去除的第二蚀刻阻挡层7仍然覆盖着第四介质层6，然后通过蚀刻的方法去除第四介质层6中未被第二蚀刻阻挡层7覆盖的区域，如图11所示，保留第四介质层6中被第二蚀刻阻挡层7覆盖的区域，最后去除第二蚀刻阻挡层7，如图12所示，形成单台阶状的第四介质层6，也即第三层单台阶状的介质层，从而形成第三离子注入区10，如图13所示；
[0042]S3:对整晶圆进行离子注入；
[0043]S4:去除晶圆表面所有的介质层，第一离子注入区8、第二离子注入区9和第三离子注入区10合并形成了注入区11，如图14所示。
[0044]步骤S2中，对第二介质层3蚀刻的速率是对第一介质层2蚀刻的速率的5倍以上，以保证第二介质层3在第一离子注入区8上方的部分完全去除，并且准确停留在第一介质层2上;对第四介质层6蚀刻的速率是对第三介质层5蚀刻的速率的5倍以上，以保证第四介质层6在第二离子注入区9上方的部分完全去除，并且准确停留在第三介质层5上。
[0045]由于第二介质层3、第三介质层5和第四介质层6均呈单台阶状，也即注入掩膜为单台阶状，导致第一离子注入区8、第二离子注入区9和第三离子注入区10的深度各不相同。
[0046]这种变掺杂终端保护实现方法不限于实现三级台阶，可以通过重复进行双层介质生长、掩膜光刻、高选择比刻蚀实现多级台阶式结终端注入掩膜，最后通过单次离子注入形成多级掺杂剂量的结终端保护。
[0047]此外，可以通过调整介质蚀刻方法，实现如图15所示的结构，也即调整单台阶状的第二介质层3中台阶的角度α，使其在0°?90°的范围内变化，这一角度可以保证后续介质生长能够良好的覆盖整个台阶并且使得注入区交界处台阶厚度缓变进而使得最终的注入区11交界处注入深度缓变。
[0048]还可以通过调整蚀刻条件，实现如图16所示的结构，介质蚀刻后在台阶底部会残留部分第四介质层6，这部分第四介质层6使得原先的陡峭台阶变得舒缓，避免了台阶陡峭带来的注入剂量在注入区11之间的突变。
[0049]还可以通过介质蚀刻去除去除碳化硅外延层I表面部分区域的所有介质层，得到如图17所示的结构，这样通过离子注入能够实现最高掺杂剂量等于注入剂量且剂量缓变的结终端注入结构。
【主权项】
1.一种变掺杂结终端制备方法，其特征在于:包括以下的步骤: S1:在碳化硅外延层(I)上生长第一介质层(2); S2:在第一介质层(2)上依次形成了 N层单台阶状的介质层，N为正整数； 其中第I层单台阶状的介质层通过以下步骤得到:在第一介质层(2)上生长第二介质层(3)，在第二介质层(3)表面加工出第一蚀刻阻挡层(4)，并通过蚀刻的方法去除部分第一蚀刻阻挡层(4)，未被去除的第一蚀刻阻挡层(4)仍然覆盖着第二介质层(3)，然后通过蚀刻的方法去除第二介质层(3)中未被第一蚀刻阻挡层(4)覆盖的区域，保留第二介质层(3)中被第一蚀刻阻挡层(4)覆盖的区域，最后去除第一蚀刻阻挡层(4)，形成第I层单台阶状的介质层，从而形成第I离子注入区； 其中第i层单台阶状的介质层通过以下步骤得到，l〈i〈N且i为整数:在第i介质层上生长第i+Ι介质层，形成第i层单台阶状的介质层，从而形成第i离子注入区； 其中第N层单台阶状的介质层通过以下步骤得到:在第N介质层上生长第N+1介质层，在第N+1介质层表面加工出第N蚀刻阻挡层，并通过蚀刻的方法去除部分第N蚀刻阻挡层，未被去除的第N蚀刻阻挡层仍然覆盖着第N+1介质层，然后通过蚀刻的方法去除第N+1介质层中未被第N蚀刻阻挡层覆盖的区域，保留第N+1介质层中被第N蚀刻阻挡层覆盖的区域，最后去除第N蚀刻阻挡层，形成第N层单台阶状的介质层，从而形成第N离子注入区； S3:对整晶圆进行离子注入； S4:去除晶圆表面所有的介质层。2.根据权利要求1所述的变掺杂结终端制备方法，其特征在于:所述步骤S2中，对第二介质层(3)蚀刻的速率是对第一介质层(2)蚀刻的速率的5倍以上。3.根据权利要求1所述的变掺杂结终端制备方法，其特征在于:所述步骤S2中，对第N+1介质层蚀刻的速率是对第N介质层蚀刻的速率的5倍以上。4.根据权利要求1所述的变掺杂结终端制备方法，其特征在于:所述步骤S2中，单台阶状的介质层中，台阶的角度范围为0°?90°。5.根据权利要求1所述的变掺杂结终端制备方法，其特征在于:所述第i蚀刻阻挡层采用光刻胶或者金属薄膜作为材料进行制作。6.根据权利要求1所述的变掺杂结终端制备方法，其特征在于:所述所有介质层均采用氧化硅或者氮化硅进行制作。7.根据权利要求1所述的变掺杂结终端制备方法，其特征在于:所述N为3。
【文档编号】H01L21/266GK105914133SQ201610300050
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】黄润华, 柏松, 陶永洪, 汪玲
【申请人】中国电子科技集团公司第五十五研究所