基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化矽sbd器件及其製造方法

2023-10-05 23:30:34

基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化矽sbd器件及其製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化矽SBD器件及其製造方法，所述碳化矽SBD器件包括金屬、SiO2隔離介質、溝槽、一次N-外延層、二次P+外延層、三次N-外延層、N+襯底區、歐姆接觸區，其中，所述溝槽與二次P+外延層上下對齊，形狀相同，或者與非二次P+外延層區，上下對齊，形狀相同。本發明集合了溝槽式碳化矽SBD和和浮動結碳化矽SBD的優點，提高了擊穿電壓，降低了導通電阻。
【專利說明】基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化矽SBD器件及其製造方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及微電子【技術領域】，尤其涉及一種基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化矽SBD器件及其製造方法。

【背景技術】
[0002]碳化矽材料比Si具有更優良的電學性能，這使它十分適合於高壓、大功率以及高頻等領域。而它的發展步伐已經超過其他寬禁帶半導體，比其他寬禁帶半導體有更廣泛的應用。
[0003]SiC材料禁帶寬度大，可達到3eV以上，是Si的3倍，臨界擊穿電場可達到2MV/cm以上，比Si高出一個數量級，而在高壓大功率器件中，往往需要較厚的輕摻雜的外延層來獲得較高的反向擊穿電壓，但是這會導致正嚮導通特性的降低，這就使SiC在高壓大功率領域顯現出了巨大的優勢，在相同擊穿電壓下，SiC功率器件的導通電阻只有Si功率器件的1/100到1/200，而在相同的特徵導通電阻下，Si功率器件的擊穿電壓是SiC功率器件的1/10到1/20。此外SiC材料熱導率高(4.9ff/cm.K左右)，是Si的8倍，並且器件耐高溫，比Si更適合於大電流器件。SiC載流子壽命短，只有幾納秒到幾百納秒。在相同導通電阻下，SiC器件的開關速度遠遠小於Si器件的開關速度，更適合製造高頻功率器件。SiC材料的抗輻照特性也十分優秀，在相同輻射條件下，SiC材料中弓丨入的電子-空穴對比Si材料要少得多。因此，SiC優良的物理特性使得SiC器件在航空航天電子，高溫輻射惡劣環境、軍用電子、石油勘探、、自動化、核能、無線通信、雷達、汽車電子、大功率相控陣雷、射頻RF和微波等領域有廣泛的應用，並且在未來的新能源如水能、風能和太陽能等領域也有極其良好的應用前景。
[0004]功率半導體器件在發展過程中一直追求更大的電流和更大的反向阻斷電壓，為了實現高擊穿電壓，在近幾年功率器件新結構的研究中，最熱的就是超結結構、半超結結構以及浮結結構。「超結」的概念由Tarsuhiko等人再1997年提出，但是超結的製造難度很大，多次交替的離子注入和外延生長尤其對SiC更難。相比來說，浮動結器件更容易實現。SiC浮動結器件已經在實驗室由T Hatakeyama等人首次製造成功。
[0005]浮動結碳化矽肖特基二極體(SiC FJ-SBD)相對於傳統肖特基二極體，在器件的外延層中引入了埋層，增大了器件的擊穿電壓。而溝槽式肖特基二極體通過在器件表面引入溝槽增大了正嚮導通電流，這兩種碳化矽器件在近幾年都在功率器件倍領域關注。
[0006]但是浮動結碳化矽SBD引入的埋層導致正嚮導通電流的導電溝道變窄，降低了器件的正嚮導通特性。同時一次外延層表面離子注入會引入界面缺陷和晶格損傷。而溝槽式碳化矽SBD的溝槽拐角處導致了器件在反向電壓的作用下引入峰值電場，降低了器件的擊穿電壓。
[0007]鑑於上述缺陷，本發明創作者經過長時間的研究和實踐終於獲得了本創作。


【發明內容】

[0008]本發明的目的在於提供一種基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化矽SBD器件及其製造方法，用以克服上述技術缺陷。
[0009]為實現上述目的，本發明提供一種基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化矽SBD器件，其包括金屬、S12隔離介質、溝槽、一次N-外延層、二次P+外延層、三次N—外延層、N+襯底區、歐姆接觸區，其中，
[0010]所述溝槽與二次P+外延層上下對齊，形狀相同，或者與非二次P+外延層區上下對齊，形狀相同。
[0011]進一步，所述溝槽與此溝槽下方的二次P+外延層形狀相同，面積相等，邊緣對齊，或者每個溝槽與此溝槽下方的非二次P+外延層區的形狀相同，面積相等，邊緣對齊。
[0012]進一步，所述溝槽的深度為I?3μπι，位於金屬I下方，三次N—外延層的表面。
[0013]進一步，所述一次N—外延層位於N+襯底之上，厚度為5?15 μ m，其中氮離子的摻雜濃度為摻雜濃度為IxlO15Cnr3?lxl016cm_3。
[0014]進一步，所述二次P+外延層位於一次N—外延層表面，其鋁離子的摻雜濃度為Ix117CnT3?lX1019cnT3，厚度為0.5μπι ;三次N—外延層位於二次P+外延層上方，厚度是5?15 μ m，其中氮離子的摻雜濃度為摻雜濃度為lxl015CnT3?Ix116CnT3 ;經過三次外延生長後外延層的總厚度為20 μ m。
[0015]本發明還提供一種基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化矽SBD器件的製造方法，該具體過程為:
[0016]步驟a，在N+碳化矽襯底上樣片外延生長一次N_外延層，外延層厚度為5?15 μ m，，氮離子摻雜濃度為IxlO15Cnr3?lxl016cm_3 ；
[0017]步驟b，在一次f外延層上生長二次P+外延層，形成所述的二次P+外延層，摻雜濃度為lxl017cnT3?IxlO19Cm-3, 二次P+外延層的厚度為0.5 μ m ；
[0018]步驟c，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進行，溝槽的刻蝕深度為0.7?I μ m ;
[0019]步驟d，在二次P+外延層上外延生長三次N—外延層，外延層厚度為5?15 μ m，，氮離子摻雜濃度為IxlO15Cnr3?IxlO16Cm-3 ；
[0020]步驟e，採用幹氧氧化和溼氧氧化結合的工藝，在SiC樣片正面形成厚度為200nm的S12隔離介質；
[0021]步驟f，在SiC樣片的背面澱積300nm/100nm的Al/Ti合金，在1050°C下氮氣氣氛中對SiC樣片進行退火3min ；
[0022]步驟g，以光刻膠作為掩膜，對S12進行選擇性刻蝕，形成肖特基接觸窗口 ；刻蝕為RIE刻蝕，反應氣體為CHF3 ；
[0023]步驟h，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進行，溝槽的刻蝕深度為I?3 μ m ;
[0024]步驟i，在SiC樣片澱積厚度為分別為lnm/200nm/1000nm的金屬Ti/Ni/Al，正面塗膠、光刻後形成肖特基接觸；
[0025]步驟j，對SiC樣片正面進行PI膠鈍化。
[0026]8、根據權利要求8所述的具有溝槽的浮動結碳化矽SBD器件的製作方法，其特徵在於，在上述步驟b中，外延溫度為1570°C，壓力為lOOmbar，反應氣體採用矽烷和丙烷，載運氣體採用純氫氣，雜質源採用三甲基鋁。
[0027]9、根據權利要求8所述的具有溝槽的浮動結碳化矽SBD器件的製作方法，其特徵在於，在上述步驟g中，反應氣體為CHF3，氣體流量為40cm3/min，射頻電源功率為200W，反應室氣體壓力為5Pa。
[0028]進一步，在上述步驟a和d中，生長氣壓為lOOmbar，生長溫度是1600°C，反應氣體為娃燒和丙燒，載運氣體米用純氫氣，雜質源為液態氮氣。
[0029]進一步，在上述步驟b中，外延溫度為1570°C，壓力為lOOmbar，反應氣體採用矽烷和丙烷，載運氣體採用純氫氣，雜質源採用三甲基鋁。
[0030]進一步，在上述步驟f中，反應氣體為CHF3，氣體流量為40cm3/min，射頻電源功率為200W，反應室氣體壓力為5Pa。
[0031]與現有技術相比較本發明的有益效果在於:在保留了浮動結碳化矽SBD和溝槽式碳化矽SBD優點的基礎上，對浮動結碳化矽SBD和溝槽式碳化矽SBD進行了結構上合理的改進，將兩種器件以一定方式進行了合理的組合和排列，克服了溝槽式碳化矽SBD擊穿電壓低和浮動結碳化矽SBD導通電流小的缺點。從而提高了擊穿電壓，降低了導通電阻。
[0032]本發明提供的器件引入了二次P+外延層，沒有離子注入工藝引起的表面缺陷和晶格損傷，浮動結厚度不受限制。
[0033]本發明提供的器件具有耐高溫、開關時間短和抗輻射能力強等優點，可應用於汽車電子、航空航天電子和電力電子領域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1a為本發明溝槽與二次P+外延層上下對齊的溝槽式浮動結碳化矽SBD器件的剖面圖；
[0035]圖1b為本發明中溝槽式浮動結碳化矽SBD器件的俯視圖；
[0036]圖2為本發明溝槽與非二次P+外延層區上下對齊的溝槽式浮動結碳化矽SBD器件的剖面圖；
[0037]圖3為本發明製作溝槽式浮動結碳化矽SBD器件的流程圖。

【具體實施方式】
[0038]以下結合附圖，對本發明上述的和另外的技術特徵和優點作更詳細的說明。
[0039]請參閱圖la、lb和2所示,本發明具有溝槽的浮動碳化娃SBD器件包括金屬US12隔離介質2、溝槽3、一次N-外延層4、二次P+外延層5、三次N—外延層6、N+襯底區7、歐姆接觸區8，其中，
[0040]其中，所述N+襯底7是重摻雜的N型碳化矽(SiC)襯底片，摻雜濃度為I X 118CnT3或 5 X 118Cm 3O
[0041]所述一次N—外延層4位於N+襯底7之上，厚度為5?15 μ m，其中氮離子的摻雜濃度為摻雜濃度為lxl015cnT3?lxl016cnT3。
[0042]所述二次P+外延層5位於一次N—外延層4表面，其鋁離子的摻雜濃度為IxlO17Cnr3?IxlO1W3,厚度為0.5 μ m。三次N—外延層6位於二次P+外延層5上方，厚度是5?15 μ m,其中氮離子的摻雜濃度為摻雜濃度為lxl015cm_3?lxl016cm_3。外延層的總厚度為20 μ m。
[0043]所述金屬I和S12隔離介質2位於三次Pf外延層6上方,金屬I和S12隔離介質2相鄰，且金屬I與和S1JS離介質2有交界處12，如圖2所示。
[0044]所述溝槽3的深度為I?3μπι，位於金屬I下方，且具有交界處13。三次Ν_外延層6的表面。每個溝槽3與下方相對應的二次P+外延層5或和非二次P+外延層區5形狀相同，面積相等，上下對齊。
[0045]所述溝槽3與此溝槽3下方的二次P+外延層形狀相同，且每個溝槽3與此溝槽下方的非二次P+外延層區的面積相等，邊緣對齊。
[0046]圖3為本發明製作具有條形溝槽的浮動結碳化矽SBD器件的流程圖，該具體過程為:
[0047]步驟a，在N+碳化矽襯底上樣片外延生長一次Ν_外延層，外延層厚度為5?15 μ m，，氮離子摻雜濃度為IxlO15Cnr3?lxl016cm_3 ；
[0048]步驟b，在一次f外延層上生長二次P+外延層，形成所述的二次P+外延層，摻雜濃度為lxl017cnT3?IxlO19Cm-3, 二次P+外延層的厚度為0.5 μ m ；
[0049]步驟C，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進行，溝槽的刻蝕深度為0.7?I μ m ;
[0050]步驟d，在二次P+外延層上外延生長三次N—外延層，外延層厚度為5?15 μ m，，氮離子摻雜濃度為IxlO15Cnr3?lxl016cm_3 ；
[0051]步驟e，採用幹氧氧化和溼氧氧化結合的工藝，在SiC樣片正面形成厚度為200nm的S12隔離介質；
[0052]步驟f，在SiC樣片的背面澱積300nm/100nm的Al/Ti合金，在1050°C下氮氣氣氛中對SiC樣片進行退火3min ；
[0053]步驟g，以光刻膠作為掩膜，對S12進行選擇性刻蝕，形成肖特基接觸窗口 ；刻蝕為RIE刻蝕，反應氣體為CHF3 ；
[0054]步驟h，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進行，溝槽的刻蝕深度為I?3 μ m ;
[0055]步驟i，在SiC樣片澱積厚度為分別為lnm/200nm/1000nm的金屬Ti/Ni/Al，正面塗膠、光刻後形成肖特基接觸；
[0056]步驟j，對SiC樣片正面進行PI膠鈍化。
[0057]基於上述方法的各實施例，如下述所示:
[0058]實施例一:
[0059]步驟al，對N+碳化矽襯底上樣片使用標準RCA工藝進行清洗，如圖3中a所示，
[0060]採用VP508外延生長系統在為摻雜濃度為I X 118CnT3的N+SiC襯底上樣片外延生長一次N_外延層，如圖3中b所示。
[0061]其中外延層厚度為5 μ m，，氮離子摻雜濃度為3xl015cm_3，生長氣壓為lOOmbar，生長溫度是1600°C，反應氣體為矽烷和丙烷，生長時間為lh。
[0062]步驟bl，在一次f外延層上生長二次P+外延層，形成所述的二次P+外延層，摻雜濃度為8xl017cm_3，厚度為0.5μπι，如圖3中c所示，外延溫度為1570°C，壓力為lOOmbar，反應氣體採用矽烷和丙烷，載運氣體採用純氫氣，雜質源採用三甲基鋁。
[0063]步驟Cl，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進行，溝槽的刻蝕深度為0.7 μ m ;
[0064]步驟dl，使用多次外延工藝形成三次N-外延層，如圖3中d所示；
[0065]步驟dll，對SiC樣片使用標準RCA工藝進行清洗；
[0066]步驟dl2，在一次N-外延層上外延生長三次N-外延層，外延層厚度為15 μ m，氮離子摻雜濃度為3xl015cm_3，生長氣壓為lOOmbar，生長溫度是1600°C，反應氣體為矽烷和丙燒。
[0067]步驟el，在1200°C下對SiC樣片進行幹氧氧化lh，再在950°C下溼氧氧化5h，然後在1200°C下對SiC樣片進行幹氧氧化1.5h，再SiC樣片正面形成厚度為200nm的S12隔離介質，如圖3中e所示；
[0068]步驟fl，在SiC樣片的背面澱積300nm/100nm的Al/Ti合金，在1050°C下氮氣氣氛中對SiC樣片進行退火3min，在SiC樣片背面形成歐姆接觸，如圖3中f所示；
[0069]步驟gl，以光刻膠作為掩膜，對S12進行RIE選擇性刻蝕，形成肖特基接觸窗口，如圖3中g所示；
[0070]反應氣體為CHF3，刻蝕時間為1.5min，氣體流量為40cm3/min，射頻電源功率為200W，反應室氣體壓力為5Pa。
[0071]步驟hl，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進行ICP刻蝕，形成溝槽，如圖3中h所示；ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進行，溝槽的刻蝕深度為3 μ m。
[0072]ICP線圈的功率為850W，源功率為100W，反應氣體SF6為48sccm，O2為12sccm。
[0073]步驟i I，製作肖特基接觸。
[0074]步驟hll，對SiC樣片使用標準RCA工藝進行清洗；
[0075]步驟hl2，在SiC樣片澱積厚度為分別為lnm/200nm/1000nm的金屬Ti/Ni/Al，正面塗膠、光刻後形成肖特基接觸，如圖3中i所示。
[0076]步驟iI，預PA膜預固化，塗膠，刻蝕PA膜，溼法去膠，亞胺化，完成PI表面鈍化。
[0077]實施例二:
[0078]步驟a2，使用標準RCA工藝清洗N+碳化矽襯底樣片；
[0079]採用VP508外延生長系統在為摻雜濃度為5X1018cm-3的N+SiC襯底上樣片外延生長一次f外延層，外延層厚度為10 μ m,,氮離子摻雜濃度為5xl015cnT3,生長氣壓為lOOmbar，生長溫度是1600°C，反應氣體為矽烷和丙烷，生長時間為12min。
[0080]步驟b2，在一次f外延層上生長二次P+外延層，形成所述的二次P+外延層，摻雜濃度為3xl018cm_3，厚度為0.5 μ m，如圖3中c所示，外延溫度為1570°C，壓力為lOOmbar,反應氣體採用矽烷和丙烷，載運氣體採用純氫氣，雜質源採用三甲基鋁。
[0081]步驟c2，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進行，溝槽的刻蝕深度為0.9 μ m ;
[0082]步驟d2，對SiC樣片使用標準RCA工藝進行清洗。
[0083]在二次P+外延層上外延生長三次N—外延層，外延層厚度為10 μ m，，氮離子摻雜濃度為5xl015cm_3，生長氣壓為lOOmbar，生長溫度是1600°C，反應氣體為矽烷和丙烷。
[0084]步驟e2，在1200°C下對SiC樣片進行幹氧氧化lh，再在950°C下溼氧氧化5h，然後在1200°C下對SiC樣片進行幹氧氧化1.5h，再SiC樣片正面形成厚度為200nm的S12隔離介質。
[0085]步驟f2，在SiC樣片的背面澱積300nm/100nm的Al/Ti合金，在1050°C下氮氣氣氛中對SiC樣片進行退火3min，在SiC樣片背面形成歐姆接觸。
[0086]步驟g2，以光刻膠作為掩膜，對S12進行RIE選擇性刻蝕，形成肖特基接觸窗口。反應氣體為CHF3，刻蝕時間為1.5min，氣體流量為40cm3/min，射頻電源功率為200W，反應室氣體壓力為5Pa。
[0087]步驟h2，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進行ICP刻蝕，形成溝槽；ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進行，溝槽的刻蝕深度為2 μ m。ICP線圈的功率為850W，源功率為100W，反應氣體 SF6 為 48sccm, O2 為 12sccm。
[0088]步驟i2，對SiC樣片使用標準RCA工藝進行清洗。在SiC樣片澱積厚度為分別為lnm/200nm/1000nm的金屬Ti/Ni/Al，正面塗膠、光刻後形成肖特基接觸。
[0089]步驟j2，預PA膜預固化，塗膠，刻蝕PA膜，溼法去膠，亞胺化，完成PI表面鈍化。
[0090]實施例子三:
[0091]參照圖3，本發明製作具有條形溝槽的浮動結SiC SBD器件的步驟如下:
[0092]步驟a3，使用標準RCA工藝清洗N+碳化矽襯底樣片；採用VP508外延生長系統在摻雜濃度為5 X 118CnT3的N+碳化矽襯底上樣片外延生長一次N-外延層，外延層厚度為15 μ m，，氮離子摻雜濃度為lxl016cm_3，生長氣壓為lOOmbar，生長溫度是1600°C，反應氣體為矽烷和丙烷，生長時間為3h。
[0093]步驟b3，在一次f外延層上生長二次P+外延層，形成所述的二次P+外延層，摻雜濃度為lxl019cm_3，厚度為0.5μπι，如圖3中c所示，外延溫度為1570°C，壓力為lOOmbar，反應氣體採用矽烷和丙烷，載運氣體採用純氫氣，雜質源採用三甲基鋁。
[0094]步驟c3，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進行，溝槽的刻蝕深度為0.9 μ m ;
[0095]步驟d3，對SiC樣片使用標準RCA工藝進行清洗。
[0096]在二次P+外延層上外延生長三次N-外延層，外延層厚度為5 μ m，，氮離子摻雜濃度為lxl016cm_3，生長氣壓為lOOmbar，生長溫度是1600°C，反應氣體為矽烷和丙烷。
[0097]步驟e3，在1200°C下對SiC樣片進行幹氧氧化lh，再在950°C下溼氧氧化5h，然後在1200°C下對SiC樣片進行幹氧氧化1.5h，再SiC樣片正面形成厚度為200nm的Si02隔離介質。
[0098]步驟f3，在SiC樣片的背面澱積300nm/100nm的Al/Ti合金，在1050°C下氮氣氣氛中對SiC樣片進行退火3min，在SiC樣片背面形成歐姆接觸。
[0099]步驟g3，以光刻膠作為掩膜，對S12進行RIE選擇性刻蝕，形成肖特基接觸窗口。反應氣體為CHF3，刻蝕時間為1.5min，氣體流量為40cm3/min，射頻電源功率為200W，反應室氣體壓力為5Pa。
[0100]步驟h3，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進行ICP刻蝕，形成溝槽；ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進行，溝槽的刻蝕深度為Ιμπι。ICP線圈的功率為850W，源功率為100W，反應氣體 SF6 為 48sccm, O2 為 12sccm。
[0101]步驟i3，對SiC樣片使用標準RCA工藝進行清洗。在SiC樣片澱積厚度為分別為lnm/200nm/1000nm的金屬Ti/Ni/Al，正面塗膠、光刻後形成肖特基接觸。
[0102]步驟j3，預PA膜預固化，塗膠，刻蝕PA膜，溼法去膠，亞胺化，完成PI表面鈍化。
[0103]以上所述僅為本發明的較佳實施例，對發明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業技術人員理解，在發明權利要求所限定的精神和範圍內可對其進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化娃SBD器件,其特徵在於,其包括金屬、S12隔離介質、溝槽、一次N-外延層、二次P+外延層、三次N—外延層、N+襯底區、歐姆接觸區，其中， 所述溝槽與二次P+外延層上下對齊，形狀相同，或者與非二次P+外延層區上下對齊，形狀相同。
2.根據權利要求1所述的基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化矽SBD器件，其特徵在於，所述溝槽與此溝槽下方的二次P+外延層形狀相同，面積相等，邊緣對齊，或者每個溝槽與此溝槽下方的非二次P+外延層區的形狀相同，面積相等，邊緣對齊。
3.根據權利要求1或2所述的基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化矽SBD器件，其特徵在於，所述溝槽的深度為I~3μπι，位於金屬I下方，三次N—外延層的表面。
4.根據權利要求3所述的基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化矽SBD器件，其特徵在於，所述一次Ν_外延層位於N+襯底之上，厚度為5~15 μ m，其中氮離子的摻雜濃度為摻雜濃度為 IxlO15Cm 3 ~IxlO16Cm 3。
5.根據權利要求3所述的基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化矽SBD器件，其特徵在於，所述二次P+外延層位於一次N—外延層表面，其鋁離子的摻雜濃度為Ix117cnT3~lxl019cnT3，厚度為0.5 μ m ;三次N—外延層位於二次P+外延層上方，厚度是5~15 μ m，其中氮離子的摻雜濃度為摻雜濃度為IxlO15cnT3~lX1016cm_3 ;經過三次外延生長後外延層的總厚度為20 μ m。
6.一種基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化矽SBD器件的製造方法，其特徵在於，該具體過程為: 步驟a，在N+碳化矽襯底上樣片外延生長一次N_外延層，外延層厚度為5~15 μ m，，氮離子摻雜濃度為IxlO15Cnr3~IxlO16Cm-3 ； 步驟b，在一次N—外延層上生長二次P+外延層，形成所述的二次P+外延層，摻雜濃度為lxl017cnT3~IxlO19Cm-3, 二次P+外延層的厚度為0.5 μ m ； 步驟C，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進行，溝槽的刻蝕深度為0.7~I μ m ; 步驟d，在二次P+外延層上外延生長三次N—外延層，外延層厚度為5~15 μ m，，氮離子慘雜濃度為IxlO15Cm 3~IxlO16Cm 3 ； 步驟e，採用幹氧氧化和溼氧氧化結合的工藝，在SiC樣片正面形成厚度為200nm的S12隔離介質； 步驟f，在SiC樣片的背面澱積300nm/100nm的Al/Ti合金，在1050°C下氮氣氣氛中對SiC樣片進行退火3min ； 步驟g，以光刻膠作為掩膜，對S12進行選擇性刻蝕，形成肖特基接觸窗口 ；刻蝕為RIE刻蝕，反應氣體為CHF3 ； 步驟h，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF6和O2氣氛中進行，溝槽的刻蝕深度為I~3 μ m ; 步驟i，在SiC樣片澱積厚度為分別為lnm/200nm/100nm的金屬Ti/Ni/Al，正面塗膠、光刻後形成肖特基接觸； 步驟j，對SiC樣片正面進行PI膠鈍化。
7.根據權利要求6所述的基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化矽SBD器件的製造方法，其特徵在於，在上述步驟a和d中，生長氣壓為lOOmbar，生長溫度是1600°C，反應氣體為矽烷和丙烷，載運氣體採用純氫氣，雜質源為液態氮氣。
8.根據權利要求8所述的基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化矽SBD器件的製造方法，其特徵在於，在上述步驟b中，外延溫度為1570°C，壓力為lOOmbar，反應氣體採用矽烷和丙烷，載運氣體採用純氫氣，雜質源採用三甲基鋁。
9.根據權利要求8所述的基於外延工藝的溝槽式浮動結碳化矽SBD器件的製造方法，其特徵在於，在上述步驟g中，反應氣體為CHF3，氣體流量為40cm3/min，射頻電源功率為200W，反應室氣體壓力 為5Pa。
【文檔編號】H01L21/329GK104078515SQ201410166386
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年4月21日 優先權日:2014年4月21日
【發明者】宋慶文, 楊帥, 湯曉燕, 張藝蒙, 賈仁需, 張玉明, 王悅湖 申請人:西安電子科技大學