CN111293040A - 一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法。本发明包括:根据目标值采用TRIM仿真继而确定n型掺杂离子的注入能量和剂量的仿真值;根据仿真值对碳化硅外延层进行离子注入;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;根据偏差对仿真值进行校准,根据校准后的仿真值再次进行离子注入;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n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。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,具体涉及一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法。
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n型和p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CN 109473345A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。该文献中并没有公开对于实际注入值与目标值之间偏差的相应研究。
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***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等器件的电流扩展层对注入深度和浓度很敏感,注入深度和浓度的偏差会影响器件正向导通电流密度和栅氧化层电场强度,带来器件可靠性等问题。因此,在碳化硅器件的研制中,对离子注入的n型掺杂工艺进行***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: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;本发明提供了解决上述问题的一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法。
一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法,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n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n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。
在对仿真值进行校准的过程中,先根据目标值中的注入深度调节仿真值中的能量,再根据目标值中的掺杂浓度调节仿真值中的剂量。
所述仿真值中能量的调节过程为:
根据实际注入深度与目标值之间的偏差,将初始仿真值中的能量上调或下调一定比例获得优化后的离子注入能量,再次进行离子注入,获得最接近目标值的仿真值的能量;重复该操作若干次后即可;
若实际注入深度低于目标值,则将初始仿真值中的能量上调一定比例,若实际注入深度高于目标值,则将初始仿真值中的能量下调一定比例,该比例根据偏差大小在5%-50%的范围内调节。
所述仿真值中剂量的调节过程为:
当注入的能量值确定后,根据实际注入值与目标值中掺杂浓度的偏差,选择最接近目标值的实际注入值,采用与实际注入值对应的仿真值中的剂量,根据目标值等比例调节确定剂量,并在该剂量的基础上进行上下浮动获得离子注入剂量的仿真值范围,在该仿真值范围内选择剂量再次进行离子注入;重复上述步骤若干次后获得优化后的实际注入值的剂量;
上下浮动的比例为剂量本身的5%-20%,且浮动的比例范围随着偏差的减小而减小。
上述TRIM为蒙特卡罗模拟软件,SIMS为二次离子质谱,该TRIM仿真和SIMS检测均为现有技术,在此不再赘述。
所述碳化硅器件为结型肖特基势垒二极管(JBS)、金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极型功率管(IGBT)或MOS栅控晶体管(MOSGCT)。
所述n型掺杂离子为氮离子或磷离子。
所述目标值的注入深度为0.1μm~1μm,掺杂浓度为1E16cm-3~1E20cm-3。
所述半导体区域包括源区、截止环、电流扩展层中的一种或多种,所述源区、截止环和电流扩展层的导电类型均为N型。
所述源区中目标值的掺杂浓度为1E19~1E20cm-3,注入深度为0.2~0.3μm;
所述截止环中目标值的掺杂浓度为1E18~1E20cm-3,注入深度为0.1~0.3μm;
所述电流扩展层中目标值的掺杂浓度为1E16~1E18cm-3,注入深度为0.1~0.4μm。
所述离子注入时,注入温度为23℃~600℃,注入角度为零度,注入能量为10keV~1600keV。
所述碳化硅外延层包括衬底,以及在衬底上形成的外延薄膜层;所述衬底与外延薄膜层的导电类型相同。
本发明技术方案,具有如下优点:
1.在实际的碳化硅器件研制过程中,本发明采用的是一次离子注入的方式获得实际注入值,本发明方法无需对同一碳化硅外延层进行多次离子注入操作,校准的是一次离子注入即可接近甚至与目标值相同的仿真值的调整方式,通过本发明方法可以获得一次离子注入后获得的实测值最接近目标值的参数,提高一次离子注入的准确度,并且,在本发明的方案能够在提高一次离子注入准确度的情况下,避免多次离子注入时需要对离子注入工艺过程进行监测的问题,仅仅通过对离子注入条件进行调控,便可以调节碳化硅器件性能,为高性能碳化硅器件研制提供技术保障。综上,发明通过对n型掺杂离子的注入剂量和能量进行调节,可有效减小碳化硅器件用n型掺杂离子注入的目标值与实际注入值之间偏差,即缩小试验操作与仿真设计之间的偏差,提高注入的准确度,同时还能达到简化监测条件的目的,有效达到理论设计指导实际的目的。
2.本发明对不同半导体区域进行n型掺杂离子注入时,对目标值的注入深度和掺杂浓度的范围进行了限定。如:所述半导体区域中包括源区时,源区中离子的掺杂浓度为1E19~1E20cm-3,注入深度为0.2~0.3μm;又如:所述半导体区域包括截止环时,截止环中离子的掺杂浓度为1E18~1E20cm-3,注入深度为0.1~0.3μm;再如:所述半导体区域包括电流扩展层时,电流扩展层中离子的掺杂浓度为1E16~1E18cm-3,注入深度为0.1~0.4μm。在该范围值内进行n型掺杂离子注入的仿真值调整,可以获得与目标值更加接近的实际注入值,更显著的提高n型掺杂离子注入的准确度,进一步为高性能碳化硅器件研制提供技术保障。
附图说明
为了更清楚地显示本发明的产品结构,本发明还提供以下附图。
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明中半导体区域的结构的制备流程示意图。
图3为本发明实施例1中目标值的注入深度为0.1μm时的离子注入结果示意图。
图4为本发明实施例1中目标值的注入深度为0.5μm时的离子注入结果示意图。
图5为本发明实施例1中目标值的注入深度为1μm时的离子注入结果示意图。
图6为本发明实施例2中目标值的注入深度为0.1μm时的离子注入结果示意图。
图7为本发明实施例2中目标值的注入深度为0.5μm时的离子注入结果示意图。
图8为本发明实施例2中目标值的注入深度为1μm时的离子注入结果示意图。
附图标记说明:
10-碳化硅外延层,11-衬底,12-外延薄膜层,13-半导体区域。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明,并不局限于所述最佳实施方式,不对本发明的内容和保护范围构成限制,任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品,均落在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法,如图1所示,包括:
提供碳化硅外延层10,如图2所示,碳化硅外延层10包括衬底11,以及形成在衬底11上的外延薄膜层12。其中,外延薄膜层12的导电类型与衬底11的导电类型相同。衬底11可以为N型碳化硅衬底,具体可以采用4H-SiC,或6H-SiC。外延薄膜层12的厚度可以为5μm-200μm,掺杂浓度为1E14~1E17cm-3。作为本实施例的一个具体应用实例,衬底11中有氮离子掺杂,掺杂浓度为5×1018cm-3。外延薄膜层12为N型4H-SiC,厚度为12μm,外延薄膜层12中也具有氮离子掺杂,掺杂浓度为8×1015cm-3。半导体区域13全部形成在外延薄膜层12内。
确定半导体区域氮离子的注入深度和掺杂浓度的目标值,本实施例的目标值中注入深度设置为0.1μm、0.5μm和1μm,掺杂浓度设置为1E17、1E18和1E19cm-3,根据目标深度和掺杂浓度,采用TRIM仿真继而确定氮离子的不同注入能量和剂量的仿真值,参照仿真值采用单步离子注入法向外延薄膜层12注入氮离子。此外,本发明中,离子注入的温度为23℃-600℃,离子的注入能量范围为10kev-1600kev,离子的注入剂量范围为1E11-5E17atom/cm-2,离子的注入角度为0°。
对离子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;优先调节注入能量,待注入能量确定后,再优化注入剂量。
注入能量的调节过程:根据注入深度的偏差调节注入能量,若实际注入值中的注入深度高于目标值中的注入深度,则将初始仿真值中的能量下调一定比例;若实际注入值中的注入深度低于目标值中的注入深度,则将初始仿真值中的能量上调一定比例,该比例在5%-50%范围内根据偏差大小可调。在调节后的范围值内确定优化后的离子注入能量,再次进行离子注入。多次重复上述对仿真值中能量进行校准的步骤,即可确定最接近目标值的离子注入能量的仿真值。一般情况下经过2~3次优化校准即可达到目标。
在本实施例中:当本发明的注入深度为0.1μm、目标浓度为1E17cm-3时,通过TRIM仿真继而确定氮离子的初始注入能量为34keV,进行实际的离子注入操作,对离子注入后的器件进行SIMS检测,获得实际注入深度值为0.0631μm,比较实际注入值与目标值之间的偏差,偏差的计算方式为:偏差=(实际注入值-目标值)/目标值,由于实际注入值低于目标值0.1μm,且偏差较大,因此,上调仿真值的能量50%到50keV,对碳化硅外延层进行离子注入。再次对离子注入后的碳化硅外延层进行SIMS检测获得实际注入深度值为0.0966μm,再次比较实际注入值与目标值之间的偏差,由于实际注入值低于目标值0.1μm,且偏差较小,因此,上调仿真值的能量15%到57keV,对碳化硅外延层进行离子注入。再次对离子注入后的碳化硅外延层进行SIMS检测获得实际注入深度值为0.103μm,再次比较实际注入值与目标值之间的偏差,根据偏差,选择与目标值最为接近的实际注入值,确认该实际注入值对应的仿真值中的能量为调节后的能量。本实施例中经过上述三次离子注入操作后获得最佳的离子注入能量为57keV。
注入剂量的调节过程:在上述离子注入能量确定后,再根据实际注入掺杂浓度与目标掺杂浓度的偏差,选择最接近目标值的实际注入值,采用该实际注入值对应的仿真值中的剂量,根据目标值等比例调节确定剂量,并在相应剂量的基础上进行上下浮动取值,上下各浮动一定比例,该比例在5%-20%范围内可调,获得优化后的离子注入剂量的仿真值范围,在该仿真值范围内选择剂量再次进行离子注入。多次重复上述对仿真值中剂量进行校准的步骤,即可确定最接近目标值的离子注入剂量的仿真值。一般情况下经过2~3次优化校准即可达到目标。
在本实施例中:当本发明的目标注入深度为0.1μm、目标掺杂浓度为1E17cm-3时,通过注入能量优化调节过程确定氮离子的注入能量为57keV,通过TRIM仿真确定氮离子的初始注入剂量为5.72E11cm-2,进行实际的离子注入操作,对离子注入后的碳化硅外延层进行SIMS检测获得实际注入浓度值为1.72E17cm-3,比较实际注入值与目标值之间的偏差,偏差的计算方式为:偏差=(实际注入值-目标值)/目标值,由于实际注入值高于目标值1E17cm-3,因此,根据目标值等比例调节确定剂量为3.3E11cm-2,上下各浮动20%,在2.6E11-4E11cm-2的范围内选择离子注入的剂量为3.8E11cm-2,对碳化硅外延层进行离子注入。再次对离子注入后的碳化硅外延层进行SIMS检测获得实际注入浓度值为0.981E17cm-3,本实施例中经过上述两次离子注入操作后获得最佳的离子注入剂量为3.8E11cm-2。
通过上述方法即可有效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。具体地,本实施例中在不同目标值的情况下,采用本发明方法获得的最终确定的最接近目标值的氮离子注入方案如下表1所示:
表1
上述氮离子注入方案对应的半导体区域进行SIMS检测,测试结果与仿真结果对比如图3-图5所示。
其中,图3示出了目标注入深度为0.1μm,目标掺杂浓度分别为1E17、1E18和1E19cm-3时的SIMS检测值和TRIM仿真值对比,空心数据代表SIMS检测值,实心数据代表TRIM仿真值。如图3所示,当半导体区域13的目标掺杂浓度为1E17cm-3时,对比SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线可知,在上述离子掺杂浓度下,对应的SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线有所偏差,与目标深度偏差小于3%,但是SIMS检测曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比偏高25%左右,而TRIM仿真曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比偏低40%左右。当半导体区域13的目标掺杂浓度为1E18cm-3时,对比SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线可知,在上述离子掺杂浓度下,对应的SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线有所偏差,与目标深度偏差小于3%,但是SIMS检测曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比基本相当,而TRIM仿真曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比偏低40%左右。当半导体区域13的目标掺杂浓度为1E19cm-3时,对比SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线可知,在上述离子掺杂浓度下,对应的SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线基本吻合,与目标深度偏差小于3%,与目标掺杂浓度偏差小于15%。
图4示出了目标注入深度为0.5μm,目标掺杂浓度分别为1E17、1E18和1E19cm-3时的SIMS检测值和TRIM仿真值对比,空心数据代表SIMS检测值,实心数据代表TRIM仿真值。如图4所示,当半导体区域13的目标掺杂浓度为1E17cm-3时,对比SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线可知,在上述离子掺杂浓度下,对应的SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线有所偏差,SIMS检测曲线的深度与目标深度相比偏低3%左右,而TRIM仿真曲线的深度与目标深度相比偏高3%左右,SIMS检测曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比偏高20%左右,而TRIM仿真曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比偏高50%左右。当半导体区域13的目标掺杂浓度为1E18cm-3时,对比SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线可知,在上述离子掺杂浓度下,对应的SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线有所偏差,SIMS检测曲线的深度与目标深度相比偏低3%左右,而TRIM仿真曲线的深度与目标深度相比偏高3%左右,SIMS检测曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比偏高35%左右,而TRIM仿真曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比偏高3倍左右。当半导体区域13的目标掺杂浓度为1E19cm-3时,对比SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线可知,在上述离子掺杂浓度下,对应的SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线有所偏差,SIMS检测曲线的深度与目标深度相比偏低3%左右,而TRIM仿真曲线的深度与目标深度相比偏高3%左右,SIMS检测曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比偏高20%左右,而TRIM仿真曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比偏高2.2倍左右。
图5示出了目标注入深度为1μm,目标掺杂浓度分别为1E17、1E18和1E19cm-3时的SIMS检测值和TRIM仿真值对比,空心数据代表SIMS检测值,实心数据代表TRIM仿真值。如图5所示,当半导体区域13的目标掺杂浓度为1E17cm-3和目标掺杂浓度为1E18 cm-3时,对比上述两种掺杂浓度的SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线可知,在上述两种离子掺杂浓度下,对应的SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线基本拟合,与目标深度偏差小于3%,与目标掺杂浓度偏差小于5%。当半导体区域13的目标掺杂浓度为1E19cm-3时,对比SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线可知,在上述离子掺杂浓度下,对应的SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线略有偏差,与目标深度偏差小于3%,但是SIMS检测曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比偏高10%左右,而TRIM仿真曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比偏高25%左右。
因此,当向半导体区域13进行氮离子注入时,对于选定的注入能量,与目标注入深度的偏差基本可以控制得很好,但是对于选定的注入剂量,尤其是低能量低剂量情况,与目标掺杂浓度存在偏差。所以,在实际的器件研制中,在剂量的调控上可根据本发明方法进行适当的调整,以适应不同的器件需求。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于,本实施例中的n型掺杂离子为磷离子,磷离子注入准确度的提升方法与实施例1的过程完全相同,在此不再赘述,采用该方法获得的最终确定的最接近目标值的磷离子注入方案如下表2所示:
表2
上述该磷离子注入方案对应的半导体区域进行SIMS检测,测试结果与仿真结果对比如图6-图8所示。
其中,图6示出了目标注入深度为0.1μm,目标掺杂浓度分别为1E17、1E18和1E19cm-3时的SIMS检测值和TRIM仿真值对比,空心数据代表SIMS检测值,实心数据代表TRIM仿真值。如图6所示,当半导体区域13的目标掺杂浓度为1E18cm-3和目标掺杂浓度为1E19cm-3时,对比上述两种SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线可知,在上述两种离子掺杂浓度下,对应的SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线基本拟合,与目标深度偏差小于3%,与目标掺杂浓度相比偏高20%左右。当半导体区域13的目标掺杂浓度为1E17cm-3时,对比SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线可知,在上述离子掺杂浓度下,对应的SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线有所偏差,与目标深度偏差小于3%,但是SIMS检测曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比基本相当,而TRIM仿真曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比偏低20%左右。
图7示出了目标注入深度为0.5μm,目标掺杂浓度分别为1E17、1E18和1E19cm-3时的SIMS检测值和TRIM仿真值对比,空心数据代表SIMS检测值,实心数据代表TRIM仿真值。如图7所示,当半导体区域13的目标掺杂浓度为1E17cm-3和目标掺杂浓度为1E18 cm-3时,对比上述两种SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线可知,在上述两种离子掺杂浓度下,对应的SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线基本拟合,与目标深度偏差小于3%,与目标掺杂浓度偏差小于10%左右。当半导体区域13的目标掺杂浓度为1E19cm-3时,对比SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线可知,在上述离子掺杂浓度下,对应的SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线有所偏差,与目标深度偏差小于5%,但是SIMS检测曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比偏高40%左右,而TRIM仿真曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比偏差小于5%。
图8示出了目标注入深度为1μm,目标掺杂浓度分别为1E17、1E18和1E19cm-3时的SIMS检测值和TRIM仿真值对比,空心数据代表SIMS检测值,实心数据代表TRIM仿真值。如图8所示,当半导体区域13的目标掺杂浓度为1E17cm-3和目标掺杂浓度为1E18 cm-3以及目标掺杂浓度为1E19 cm-3时,对比上述三种掺杂浓度的SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线可知,在上述三种离子掺杂浓度下,对应的SIMS检测曲线和TRIM仿真曲线有所偏差,SIMS检测曲线的深度与目标深度相比偏高10%左右,TRIM仿真曲线的深度与目标深度相比基本相当,但是SIMS检测曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比偏差小于5%,而TRIM仿真曲线的掺杂浓度与目标掺杂浓度相比偏高20%左右。
因此,当向半导体区域13进行磷离子注入时,对于选定的注入能量,在低能量时,与目标注入深度的偏差基本可以控制得很好,而在高能量时,与目标注入深度略有偏差。对于选定的注入剂量,尤其是高剂量情况,与目标掺杂浓度存在偏差。所以,在实际的器件研制中,在剂量的调控上可根据本发明的方法进行适当的调整,以适应不同的器件需求。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (11)
1.一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法,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n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n型掺杂离子的注入能量和剂量的仿真值;
根据仿真值进行离子注入:获取碳化硅外延层,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。
2.根据权利要求1所述的一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法,其特征在于,所述碳化硅器件为JBS、MOSFET、IGBT或MOSGCT。
3.根据权利要求1或2所述的一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法,其特征在于,所述n型掺杂离子为氮离子或磷离子。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法,其特征在于,所述目标值的注入深度为0.1μm~1μm,掺杂浓度为1E16cm-3~1E20cm-3。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法,其特征在于,所述半导体区域包括源区、截止环、电流扩展层中的一种或多种,所述源区、截止环和电流扩展层的导电类型均为N型。
6.根据权利要求5所述的一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法,其特征在于,所述源区中目标值的掺杂浓度为1E19~1E20cm-3,注入深度为0.2~0.3μm;
所述截止环中目标值的掺杂浓度为1E18~1E20cm-3,注入深度为0.1~0.3μm;
所述电流扩展层中目标值的掺杂浓度为1E16~1E18cm-3,注入深度为0.1~0.4μm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法,其特征在于,所述离子注入时,注入温度为23℃~600℃,注入角度为零度,注入能量为10keV~1600keV。
8.根据权利要求1~7任一项所述的一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法,其特征在于,所述碳化硅外延层包括衬底,以及在衬底上形成的外延薄膜层;所述衬底与外延薄膜层的导电类型相同。
9.根据权利要求1~8任一项所述的一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法,其特征在于,在对仿真值进行校准的过程中,先根据目标值中的注入深度调节仿真值中的能量,再根据目标值中的掺杂浓度调节仿真值中的剂量。
10.根据权利要求9所述的一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法,其特征在于,所述仿真值中能量的调节过程为:
根据实际注入深度与目标值之间的偏差,将初始仿真值中的能量上调或下调一定比例获得优化后的离子注入能量,再次进行离子注入,获得最接近目标值的仿真值的能量;重复该操作若干次后即可;
若实际注入深度低于目标值,则将初始仿真值中的能量上调一定比例,若实际注入深度高于目标值,则将初始仿真值中的能量下调一定比例,该比例根据偏差大小在5%-50%的范围内调节。
11.根据权利要求9或10所述的一种n型掺杂离子注入准确度的提升方法,其特征在于,所述仿真值中剂量的调节过程为:
当注入的能量值确定后,根据实际注入值与目标值中掺杂浓度的偏差,选择最接近目标值的实际注入值,采用与实际注入值对应的仿真值中的剂量,根据目标值等比例调节确定剂量,并在该剂量的基础上进行上下浮动获得离子注入剂量的仿真值范围,在该仿真值范围内选择剂量再次进行离子注入;重复上述步骤若干次后获得优化后的实际注入值的剂量;
上下浮动的比例为剂量本身的5%-20%,且浮动的比例范围随着偏差的减小而减小。
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