CN103928344A - 一种基于N型纳米薄层来提高N型DiMOSFET沟道迁移率方法 - Google Patents
一种基于N型纳米薄层来提高N型DiMOSFET沟道迁移率方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103928344A CN103928344A CN201410166456.5A CN201410166456A CN103928344A CN 103928344 A CN103928344 A CN 103928344A CN 201410166456 A CN201410166456 A CN 201410166456A CN 103928344 A CN103928344 A CN 103928344A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- nitrogen
- dimosfet
- temperature
- nano thin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- -1 nitrogen ions Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 31
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 10
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical compound [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 6
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 6
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 claims description 4
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 20
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 20
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 6
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66053—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
- H01L29/66068—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于N型纳米薄层来提高N型DiMOSFET沟道迁移率方法，在已有离子注入工艺基础上将注入形成对导电沟道层注氮改为由外延形成的N+外延层a对导电沟道层注氮；对于N沟DiMOSFET器件而言，该外延厚度为10nm～20nm，掺杂浓度为1×1018cm-3～1×1019cm-3，随后在栅氧化层的工艺中被氧化，只是栅氧化层与SiC界面含氮离子，减少了表面的悬挂键，与已有的离子注入氮元素相比，本发明通过引入外延层a，避免了离子注入工艺引起的SiC和SiO2的接触界面粗糙，高晶格损伤，低激活率等问题，得到了一种了高电子迁移率，低导通电阻，低功耗的SiC DiMOSFET器件。
Description
技术领域
本发明属于微电子技术领域，涉及一种基于N型外延来提高N型DiMOSFET沟道迁移率方法。
背景技术
SiC以其优良的物理化学特性和电学特性成为制造高温、大功率电子器件的一种最有优势的半导体材料，并且具有远大于Si材料的功率器件品质因子。SiC功率器件MOSFET的研发始于20世纪90年代，具有输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、耐高温高压等一系列优点，已在开关稳压电源、高频加热、汽车电子以及功率放大器等方面取得了广泛的应用。
然而，目前SiC功率MOS器件SiC和SiO2的接触界面质量较差，高密度的界面态和界面粗糙导致器件沟道迁移率和导通电阻严重退化，甚至使基于SiC的器件的性能还达不到基于Si的器件的性能。因此，如何通过工艺和结构改进来降低SiC和SiO2的接触界面粗糙和界面态密度一直是比较活跃的课题。
离子注入及高温退火工艺是造成SiC MOS器件界面粗糙的主要原因。研究表明1600度左右的高温退火后表面的粗糙度会增加10倍以上。尤其是对于双注入的DiMOSFET，离子注入带来的界面粗糙、高晶格损伤严重导致迁移率降低。为了提高沟道的迁移率，Sarit Dhar等人2010年提出在栅氧化之前对沟道进行氮注入，然后栅氧化的时候注入沟道表面的氮离子就可以减少SiC/SiO2表面的悬挂键，减少了界面的陷阱，从而提高了器件的迁移率。
这种方法采用的是在栅氧化之前对沟道进行氮离子注入，然后再栅氧化的工艺，以减少界面的陷阱，从而提高器件的迁移率。采用这种方法虽然在一定程度上改善了器件的界面特性，但是由于对器沟道件进行了二次离子注入，所带来的SiC和SiO2的接触界面粗糙、高晶格损伤，虽然迁移率有较小提高，严重导致栅氧化层的可靠性降低，影响了器件的性能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种基于N型纳米薄层来提高N型iMOSFET沟道迁移率方法，以抑制注入工艺所带来的SiC和SiO2的接触界面粗糙、高晶格损伤、低激活率等一系列问题对器件性能的影响，提高器件的性能。本发明的目的是这样实现的：
本发明的器件结构是在Sarit Dhar等人提出提高DiMOSFET沟道迁移率的方法上做出改进，将对沟道n型离子注入改为生长n型纳米薄层外延，以避免由注入工艺形成沟道所带来的界面粗糙、高晶格损伤、低激活率等一系列问题。其具体技术方案为：
一种N型DiMOSFET器件，自上而下包括：栅极、SiO2隔离介质、源极、源区N+接触、P+接触、JFET区域、P阱、N-漂移层、N+衬底和漏极，其中，在SiO2隔离介质与JFET区域之间有N+外延层，所述的N+外延层，纵向位于SiO2隔离介质与JFET区域之间，横向位于两个源区N+接触之间，随后随栅氧的氧化而氧化成栅氧化层。
优选地，所述的N+外延积累层厚度为2nm～5nm。
优选地，所述的栅极采用磷离子掺杂的多晶硅，掺杂浓度为5×1019cm-3～1×1020cm-3。
优选地，所述的SiO2隔离介质的厚度范围为50nm～100nm。
一种基于N型外延来提高N型DiMOSFET沟道迁移率方法，包括以下步骤：
(1)在N+碳化硅衬底片上生长8～9μm氮离子掺杂的N-漂移层，掺杂浓度为1×1015cm-3～2×1015cm-3，外延温度为1570℃，压力为100mbar，反应气体是硅烷和丙烷，载运气体为纯氢气，杂质源为液态氮气；
(2)在氮离子掺杂的N-漂移层上进行多次铝离子选择性注入，形成深度为0.5μm,掺杂浓度为3×1018cm-3的P阱，注入温度为650℃；
(3)在氮离子掺杂的N-漂移层上进行多次氮离子选择性注入，形成深度为0.2μm,掺杂浓度为1×1019cm-3的N+源区，注入温度为650℃；
(4)在氮离子掺杂的N-漂移层上进行多次铝离子选择性注入，形成深度为0.2μm,掺杂浓度为2×1019cm-3的P+欧姆接触区，注入温度为650℃；
(5)在整个碳化硅片正面外延生长厚度为2～5nm的氮离子掺杂的N+纳米薄层，掺杂浓度为1×1018cm-3～1×1019cm-3，外延温度为1570℃，压力为100mbar，反应气体是硅烷和丙烷，载运气体为纯氢气，杂质源为液态氮气；
(6)对整个碳化硅正面依次进行干氧氧化，即N+纳米薄层被氧化，形成60nm～100nm的SiO2隔离介质，干氧氧化温度为1200℃；
(7)在SiO2隔离介质上淀积形成200nm的磷离子掺杂的多晶硅栅，掺杂浓度为5×1019cm-3～1×1020cm-3，淀积温度为600～650℃，淀积压强为60～80Pa，反应气体为硅烷和磷化氢，载运气体为氦气；
(8)淀积300nm/100nm的Al/Ti合金，作为源极和漏极的接触金属层，并在1100±50℃温度下的氮气气氛中退火3分钟形成欧姆接触。
优选地，所述步骤(5)所使用的方法为外延工艺。
优选地，所述步骤(5)厚度为3nm。
优选地，所述步骤(5)掺杂浓度为5×1018cm-3。
优选地，所述步骤(6)直接氧化步骤(5)所生长的氧化N+内米薄层，条件为先在1200℃下干氧氧化一个小时之后，再在950℃下湿氧氧化一个小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明由于在栅氧氧化之前采用N型外延，而不是采用注入形成，从而抑制了注入工艺所带来的SiC和SiO2的接触界面粗糙、高晶格损伤、低激活率等一系列问题。
2)本发明由于在栅氧氧化之前采用N型外延，使得SiC和SiO2的界面粗糙度降低，从而降低表面散射对迁移率的影响，使得载流子迁移率大幅增大；同时也降低了器件的导通电阻，使得器件工作时的功耗降低，得到更好的器件性能。
3)本发明由于在栅氧氧化之前采用N型外延，然后再氧化掉N型薄外延，使得N元素渗进SiC/SiO2界面，减少界面的悬挂键，从而减少界面的陷阱电荷，提高界面的质量，从而降低了表面散射对迁移率的影响。
4)本发明在制造上采用外延工艺替代注入工艺对沟道进行氮离子注入，工艺简单，易于实现。
附图说明
图1是DiMOSFET器件结构示意图。
图2是本发明基于N型纳米薄层来提高N型DiMOSFET沟道迁移率方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
参照图1，本发明的器件结构自下而上依次包括：漏极金属1、N+衬底2、N-漂移层3、P阱4、JFET区域5、N+源区6、P+接触区7、栅氧化层8、多晶硅9和栅极金属。其中，N+衬底2为高掺杂的碳化硅衬底；N+衬底2之上的凸形区是8～9μm氮离子掺杂的N-漂移层3，掺杂浓度为1×1015cm-3～2×1015cm-3；P阱4是多次铝离子选择性注入形成的深度为0.5μm,掺杂浓度为3×1018cm-3的区域，位于凸形N-漂移层10的左右上角；p阱之间N-区域是JFET区5；N+源区6位于左右的两个P阱中，是多次氮离子选择性注入，形成的深度为0.2μm，掺杂浓度为1×1019cm-3；P+接触区7位于P阱中紧邻N+源区，是多次铝离子选择性注入形成的深度为0.5μm,掺杂浓度为2×1019cm-3的区域；栅氧化层8为50nm～100nm厚的SiO2层；横向位于左源极金属和左源极金属之间，纵向位于JFET区域5之上；多晶硅栅1是由淀积形成的200nm磷离子掺杂的多晶硅，掺杂浓度为5×1019cm-3～1×1020cm-3，位于SiO2隔离介质8的正上方；源极金属10是通过淀积形成的300nm/100nm的Al/Ti合金，位于源区N+接触6和P+接触7的上方；漏极1是通过淀积形成的300nm/100nm的Al/Ti合金，位于碳化硅衬底2的背面。
参照图2，本发明的制作方法通过下面实施例说明。
实施例1
步骤1.在N+碳化硅衬底片上外延生长N-漂移层。
对N+碳化硅衬底片2采用RCA清洗标准进行清洗，然后在衬底表面外延生长厚度为8μm，氮离子掺杂浓度为1×1015cm-3的N-漂移层3，如图2中步骤1，其工艺条件是：外延温度为1570℃，压力为100mbar，反应气体采用硅烷和丙烷，载运气体采用纯氢气，杂质源采用液态氮气。
步骤2.多次铝离子选择性注入形成P阱。
(2.1)通过低压热壁化学气相淀积法在碳化硅片正面淀积一层厚度为0.2μm的SiO2层，然后再淀积厚度为1μm的Al来作为P阱4离子注入的阻挡层，通过光刻和刻蚀来形成P阱注入区；
(2.2)在650℃的环境温度下对P阱注入区进行四次Al离子注入，先后采用450keV、300keV、200keV和120keV的注入能量，将注入剂量为7.97×1013cm-2、4.69×1013cm-2、3.27×1013cm-2和2.97×1013cm-2的铝离子，注入到P阱注入区，形成深度为0.5μm，掺杂浓度为3×1018cm-3的P阱4，如图2中步骤2；
(2.3)采用RCA清洗标准对碳化硅表面进行清洗，烘干后制作C膜保护；然后在1700～1750℃氩气氛围中进行离子激活退火10min。
步骤3.多次氮离子选择性注入形成N+源区
(3.1)通过低压热壁化学气相淀积法在碳化硅片正面淀积一层厚度为0.2μm的SiO2层，然后再淀积厚度为1μm的Al来作为N+源区阱6离子注入的阻挡层，通过光刻和刻蚀来形成N+源区注入区
(3.2)在650℃的环境温度下对N+源区注入区进行两次氮离子注入，先后采用80keV、30keV的注入能量，将注入剂量为3.9×1014cm-2、1.88×1014cm-2，注入到N+源区注入区，形成深度为0.2μm，掺杂浓度为1×1019cm-3的N+源区6，如图2中步骤3；
(3.3)采用RCA清洗标准对碳化硅表面进行清洗，烘干后制作C膜保护；然后在1700～1750℃氩气氛围中进行离子激活退火10min。
步骤4.多次铝离子选择性注入形成P+欧姆接触区。
(4.1)通过低压热壁化学气相淀积法在碳化硅片正面淀积一层厚度为0.2μm的SiO2层，然后再淀积厚度为1μm的Al来作为P+接触区7离子注入的阻挡层，通过光刻和刻蚀来形成P+接触注入区；
(4.2)在650℃的环境温度下对P+接触区进行两次Al离子注入，先后90keV、30keV的注入能量，将注入剂量为1.88×1014cm-2、3.8×1014cm-2的铝离子，注入到p+欧姆接触区注入区，形成深度为0.2μm，掺杂浓度为2×1019cm-3的P+接触区7，如图2步骤4；
(4.3)采用RCA清洗标准对碳化硅表面进行清洗，烘干后制作C膜保护；然后在1700～1750℃氩气氛围中进行离子激活退火10min。
步骤5.外延生长N+纳米薄层。
在碳化硅片正面外延生长厚度为3nm，掺杂浓度为5×1018cm-3的N+外延积层，如二中a，其工艺条件是：外延温度为1570℃，压力为100mbar，反应气体采用硅烷和丙烷，载运气体采用纯氢气，杂质源采用液态氮气，图2步骤5。
步骤6.氧化形成栅氧化膜。
(6.1)先在1200℃下干氧氧化一个小时之后，再在950℃下湿氧氧化一个小时，形成厚度为50nm的氧化膜；
(6.2)通过光刻、刻蚀形成SiO2隔离介质8，图2步骤6。
步骤7.淀积形成掺杂浓度为5×1019cm-3，厚度为200nm的磷离子重掺杂的多晶硅栅。
用低压热壁化学气相淀积法在碳化硅正面淀积生长200nm的多晶硅，然后通过光刻、刻蚀保留住栅氧化膜上的多晶硅，形成磷离子掺杂浓度为5×1019cm-3，厚度为200nm的多晶硅栅9，如图2步骤7，其工艺条件是：淀积温度为600～650℃，淀积压强为60～80Pa，反应气体采用硅烷和磷化氢，载运气体采用氦气。
步骤8.淀积形成源接触金属层和漏接触金属层。
(8.1)对整个碳化硅片的正面进行涂胶、显影，形成N+以及P+欧姆接触区域，淀积300nm/100nm的Al/Ti合金，之后通过超声波剥离使正面形成源极金属10，如图2步骤8；
(8.2)在衬底背面淀积300nm/100nm的Al/Ti合金作为漏极1，如图2步骤9；
(8.3)在1100±50℃温度下，氮气气氛中对样品退火3分钟形成欧姆接触电极。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于N型纳米薄层来提高N型DiMOSFET沟道迁移率方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在N+碳化硅衬底片上生长8～9μm氮离子掺杂的N-漂移层，掺杂浓度为1×1015cm-3～2×1015cm-3，外延温度为1570℃，压力为100mbar，反应气体是硅烷和丙烷，载运气体为纯氢气，杂质源为液态氮气；
(2)在氮离子掺杂的N-漂移层上进行多次铝离子选择性注入，形成深度为0.5μm,掺杂浓度为3×1018cm-3的P阱，注入温度为650℃；
(3)在氮离子掺杂的N-漂移层上进行多次氮离子选择性注入，形成深度为0.2μm,掺杂浓度为1×1019cm-3的N+源区，注入温度为650℃；
(4)在氮离子掺杂的N-漂移层上进行多次铝离子选择性注入，形成深度为0.2μm,掺杂浓度为2×1019cm-3的P+欧姆接触区，注入温度为650℃；
(5)在整个碳化硅片正面外延生长厚度为2～5nm的氮离子掺杂的N+纳米薄层，掺杂浓度为1×1018cm-3～1×1019cm-3，外延温度为1570℃，压力为100mbar，反应气体是硅烷和丙烷，载运气体为纯氢气，杂质源为液态氮气；
(6)对整个碳化硅正面依次进行干氧氧化，即N+纳米薄层被氧化，形成60nm～100nm的SiO2隔离介质，干氧氧化温度为1200℃；
(7)在SiO2隔离介质上淀积形成200nm的磷离子掺杂的多晶硅栅，掺杂浓度为5×1019cm-3～1×1020cm-3，淀积温度为600～650℃，淀积压强为60～80Pa，反应气体为硅烷和磷化氢，载运气体为氦气；
(8)淀积300nm/100nm的Al/Ti合金，作为源极和漏极的接触金属层，并在1100±50℃温度下的氮气气氛中退火3分钟形成欧姆接触。
2.根据权利要求1基于N型纳米薄层来提高N型DiMOSFET沟道迁移率方法，其特征在于，所述步骤(5)所使用的方法为外延工艺。
3.根据权利要求1基于N型纳米薄层来提高N型DiMOSFET沟道迁移率方法，其特征在于，所述步骤(5)厚度为3nm。
4.根据权利要求1基于N型纳米薄层来提高N型DiMOSFET沟道迁移率方法，其特征在于，所述步骤(5)掺杂浓度为5×1018cm-3。
5.根据权利要求1所述的基于N型纳米薄层来提高N型DiMOSFET沟道迁移率方法，其特征在于，所述步骤(6)直接氧化步骤(5)所生长的氧化N+纳米薄层，条件为先在1200℃下干氧氧化一个小时之后，再在950℃下湿氧氧化一个小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410166456.5A CN103928344B (zh) | 2014-04-21 | 2014-04-21 | 一种基于N型纳米薄层来提高N型DiMOSFET沟道迁移率方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410166456.5A CN103928344B (zh) | 2014-04-21 | 2014-04-21 | 一种基于N型纳米薄层来提高N型DiMOSFET沟道迁移率方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103928344A true CN103928344A (zh) | 2014-07-16 |
| CN103928344B CN103928344B (zh) | 2017-04-05 |
Family
ID=51146524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410166456.5A Active CN103928344B (zh) | 2014-04-21 | 2014-04-21 | 一种基于N型纳米薄层来提高N型DiMOSFET沟道迁移率方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103928344B (zh) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105845795A (zh) * | 2015-01-13 | 2016-08-10 | 北大方正集团有限公司 | 一种二极管及其制作方法 |
| CN107658215A (zh) * | 2017-09-26 | 2018-02-02 | 中国科学院微电子研究所 | 一种碳化硅器件及其制作方法 |
| CN112038394A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-12-04 | 西安电子科技大学 | 一种能够提高阈值电压稳定性的mosfet的制备方法 |
| CN113073389A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-06 | 芜湖启迪半导体有限公司 | 一种｛03-38｝面碳化硅外延及其生长方法 |
| CN113314613A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-27 | 电子科技大学 | 具有雪崩电荷渡越缓冲层的碳化硅mosfet器件及制备方法 |
| CN114530370A (zh) * | 2020-11-23 | 2022-05-24 | 瑶芯微电子科技(上海)有限公司 | 一种基于外延沟道的mosfet器件及其制备方法 |
| CN115763233A (zh) * | 2022-11-08 | 2023-03-07 | 江苏昕感科技有限责任公司 | 一种SiC MOSFET的制备方法 |
| CN116153789A (zh) * | 2023-01-17 | 2023-05-23 | 浙江大学 | 一种改善4H-SiC MOSFET沟道载流子迁移率及栅极漏电的工艺方法 |
| CN117228641A (zh) * | 2023-11-16 | 2023-12-15 | 北京大学 | 一种补偿氮空位并抑制漏电流的氮化物铁电薄膜的制备方法 |
| CN117238758A (zh) * | 2023-11-14 | 2023-12-15 | 深圳天狼芯半导体有限公司 | 一种通过牺牲氧化NANO-P掺杂EPI钝化SiC MOS界面缺陷方法 |
| CN117253784A (zh) * | 2023-11-15 | 2023-12-19 | 深圳天狼芯半导体有限公司 | 一种通过P离子注入钝化SiC MOS界面缺陷的方法 |
| CN117276061A (zh) * | 2023-11-15 | 2023-12-22 | 深圳天狼芯半导体有限公司 | 一种通过N离子注入钝化SiC MOS界面缺陷的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080191217A1 (en) * | 2007-02-09 | 2008-08-14 | Stmicroelectronics S.R.L. | Process for forming an interface between silicon carbide and silicon oxide with low density of states |
| CN102184964A (zh) * | 2011-05-12 | 2011-09-14 | 西安电子科技大学 | N沟道积累型SiC IEMOSFET器件及制备方法 |
| CN102244099A (zh) * | 2011-06-23 | 2011-11-16 | 西安电子科技大学 | 外延沟道的SiCIEMOSFET器件及制备方法 |
-
2014
- 2014-04-21 CN CN201410166456.5A patent/CN103928344B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080191217A1 (en) * | 2007-02-09 | 2008-08-14 | Stmicroelectronics S.R.L. | Process for forming an interface between silicon carbide and silicon oxide with low density of states |
| CN102184964A (zh) * | 2011-05-12 | 2011-09-14 | 西安电子科技大学 | N沟道积累型SiC IEMOSFET器件及制备方法 |
| CN102244099A (zh) * | 2011-06-23 | 2011-11-16 | 西安电子科技大学 | 外延沟道的SiCIEMOSFET器件及制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张超: ""SiC高功率MOSFET实验研究"", 《万方学位论文数据库》, 31 July 2012 (2012-07-31), pages 9 - 44 * |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105845795A (zh) * | 2015-01-13 | 2016-08-10 | 北大方正集团有限公司 | 一种二极管及其制作方法 |
| CN107658215A (zh) * | 2017-09-26 | 2018-02-02 | 中国科学院微电子研究所 | 一种碳化硅器件及其制作方法 |
| CN112038394A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-12-04 | 西安电子科技大学 | 一种能够提高阈值电压稳定性的mosfet的制备方法 |
| CN114530370B (zh) * | 2020-11-23 | 2023-11-07 | 瑶芯微电子科技(上海)有限公司 | 一种基于外延沟道的mosfet器件及其制备方法 |
| CN114530370A (zh) * | 2020-11-23 | 2022-05-24 | 瑶芯微电子科技(上海)有限公司 | 一种基于外延沟道的mosfet器件及其制备方法 |
| CN113073389A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-06 | 芜湖启迪半导体有限公司 | 一种｛03-38｝面碳化硅外延及其生长方法 |
| CN113314613A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-27 | 电子科技大学 | 具有雪崩电荷渡越缓冲层的碳化硅mosfet器件及制备方法 |
| CN115763233A (zh) * | 2022-11-08 | 2023-03-07 | 江苏昕感科技有限责任公司 | 一种SiC MOSFET的制备方法 |
| CN115763233B (zh) * | 2022-11-08 | 2024-01-23 | 江苏昕感科技有限责任公司 | 一种SiC MOSFET的制备方法 |
| CN116153789B (zh) * | 2023-01-17 | 2023-08-29 | 浙江大学 | 一种改善4H-SiC MOSFET沟道载流子迁移率及栅极漏电的工艺方法 |
| CN116153789A (zh) * | 2023-01-17 | 2023-05-23 | 浙江大学 | 一种改善4H-SiC MOSFET沟道载流子迁移率及栅极漏电的工艺方法 |
| CN117238758A (zh) * | 2023-11-14 | 2023-12-15 | 深圳天狼芯半导体有限公司 | 一种通过牺牲氧化NANO-P掺杂EPI钝化SiC MOS界面缺陷方法 |
| CN117253784A (zh) * | 2023-11-15 | 2023-12-19 | 深圳天狼芯半导体有限公司 | 一种通过P离子注入钝化SiC MOS界面缺陷的方法 |
| CN117276061A (zh) * | 2023-11-15 | 2023-12-22 | 深圳天狼芯半导体有限公司 | 一种通过N离子注入钝化SiC MOS界面缺陷的方法 |
| CN117228641A (zh) * | 2023-11-16 | 2023-12-15 | 北京大学 | 一种补偿氮空位并抑制漏电流的氮化物铁电薄膜的制备方法 |
| CN117228641B (zh) * | 2023-11-16 | 2024-01-30 | 北京大学 | 一种补偿氮空位并抑制漏电流的氮化物铁电薄膜的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103928344B (zh) | 2017-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103928344B (zh) | 一种基于N型纳米薄层来提高N型DiMOSFET沟道迁移率方法 | |
| CN102244099B (zh) | 外延沟道的SiCIEMOSFET器件及制备方法 | |
| CN102194885B (zh) | N型隐埋沟道的碳化硅demosfet器件及制备方法 | |
| JP2021526308A (ja) | 半導体デバイス及びその製造方法 | |
| CN102184964B (zh) | N沟道积累型SiC IEMOSFET器件的制备方法 | |
| CN106711207B (zh) | 一种纵向沟道的SiC结型栅双极型晶体管及其制备方法 | |
| CN102054871A (zh) | 一种高速半导体器件结构及其形成方法 | |
| CN106876443A (zh) | 高击穿电压的氮化镓高电子迁移率晶体管及其形成方法 | |
| CN109037333A (zh) | 碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管及其制造方法 | |
| CN112599603A (zh) | 基于纵向肖特基源隧穿结的准垂直场效应晶体管及方法 | |
| CN106920833A (zh) | 半导体器件及其制造方法 | |
| CN105047539A (zh) | 提高SiC MOSFET沟道迁移率的方法 | |
| CN107634009A (zh) | 一种GaN MOS‑HEMT器件及其制备方法 | |
| TW201237960A (en) | Production method for semiconductor device | |
| CN102148250A (zh) | 高速低噪声半导体器件结构及其形成方法 | |
| CN117096177A (zh) | 一种凹栅增强型氧化镓晶体管及其制备方法 | |
| CN110676172A (zh) | 一种实现低导通电阻的增强型氮化镓晶体管的方法 | |
| CN113410297B (zh) | MIS***栅GaN基高电子迁移率晶体管及其制备方法 | |
| CN105280503A (zh) | 提高横向导电结构SiC MOSFET沟道迁移率的方法 | |
| CN109300974A (zh) | 一种非极性InAlN/GaN高电子迁移率晶体管及制备方法 | |
| US9287363B2 (en) | Semiconductor device, method of manufacturing the same and power semiconductor device including the same | |
| CN107871781A (zh) | 一种碳化硅mosfet及其制造方法 | |
| CN105161526B (zh) | 提高垂直导电结构SiC MOSFET沟道迁移率的方法 | |
| CN103828056A (zh) | 碳化硅半导体装置及其制造方法 | |
| CN112038394A (zh) | 一种能够提高阈值电压稳定性的mosfet的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |