[发明专利]带有选择性截止层的碳化硅高温离子注入掩模的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及离子注入掩模制备技术和刻蚀/腐蚀技术领域，具体涉及一种带有选择性截止层的碳化硅(SiC)高温离子注入掩模的制造方法。

背景技术

碳化硅材料具有优良的物理和电学特性，以其宽的禁带宽度、高的热导率、大的饱和漂移速度和高的临界击穿电场等独特优点，成为制作高功率、高频、耐高温、抗辐射器件的理想半导体材料，在军事和民事方面具有广阔的应用前景。以SiC材料制备的电力电子器件已成为目前半导体领域的热点器件和前沿研究领域之一。

掩模技术是半导体制造中的重要工艺之一，它是进行选择性掺杂，保护退火的一种重要方法。引入离子注入牺牲层设计，见专利CN201110412636.3汤益丹等“多能离子注入实现阶梯状掺杂浓度分布的方法”，不仅可实现阶梯状掺杂浓度分布拐点处的陡直变化，还能减小离子注入造成的表面损伤，避免器件表面沾污，简化表面清洗工艺，从而降低工艺复杂度和不可控性。

但是要获得注入区域所要求的低损伤、厚度薄、面内均一性好及可控性强的离子注入牺牲层薄膜，目前有两种方法：1)采用传统的先形成高温离子注入掩蔽层，再生长离子注入牺牲层的工艺方法。此方法不仅工艺复杂，而且形成的离子注入牺牲层薄膜，由于受厚介质离子注入掩蔽层的影响，面内均一性和可控性差，严重影响的选择性离子注入区域的掺杂分布，从而影响器件的击穿特性；2)采用热氧化方法先形成离子注入牺牲层，再淀积高温离子注入掩蔽层，通过刻蚀的方法，刻蚀至离子注入牺牲层表面。采用此种方法是可行的，但是刻蚀技术不好控制。湿法刻蚀速率较慢，且刻蚀呈各项同性，难以形成陡峭的刻蚀侧壁。干法刻蚀，通常使用ICP刻蚀的方法，可以形成陡峭的侧壁，但由于离子注入牺牲层非常薄，且与掩蔽层的刻蚀选择比不高，刻蚀过程中很容易发生过刻蚀现象，对器件表面造成损伤。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，为获得碳化硅器件制造过程中离子注入区域所要求的低损伤、厚度薄、面内均一性好、可控性强的离子注入牺牲层薄膜，本发明提出了一种带有选择性截止层的碳化硅高温离子注入掩模的制造方法。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种带有选择性截止层的碳化硅高温离子注入掩模的制造方法，包括：清洗碳化硅衬底；在碳化硅衬底上采用热氧化的方法生长离子注入牺牲层薄膜；采用LPCVD方法在得到的离子注入牺牲层薄膜上生长用于控制刻蚀工艺的选择性截止层；采用外延或者生长的方法，在选择性截止层上形成绝缘介质掩蔽层；在绝缘介质掩蔽层上匀光刻胶，并光刻显影出选择性离子注入区域窗口；从选择性离子注入区域窗口对绝缘介质掩蔽层进行干法刻蚀或者腐蚀直至选择性截止层的表面；继续刻蚀或腐蚀直至离子注入牺牲层表面，并去掉光刻胶，获得超薄离子注入牺牲层薄膜。

优选地，所述清洗碳化硅衬底采用标准RCA清洗碳化硅衬底，并用N₂吹干。

优选地，所述在碳化硅衬底上采用热氧化的方法生长离子注入牺牲层薄膜是通过干氧或者湿氧其中一种方式实现的。使用湿氧来形成离子注入牺牲层薄膜时，热氧化温度为1050℃-1150℃，热氧化时间为30分钟～120分钟。使用干氧来形成离子注入牺牲层薄膜时，热氧化温度为1150℃-1250℃，热氧化时间为60分钟～150分钟。

优选地，所述离子注入牺牲层薄膜采用的材料是与所述选择性截止层的刻蚀或腐蚀选择比高于10的任意材料，例如是SiO₂或Si₃N₄。

优选地，所述从选择性离子注入区域窗口对绝缘介质掩蔽层进行干法刻蚀或腐蚀，其中干法刻蚀使用的气体是CF₄、C₄F₈、CHF₃、SF₆中的任意一种或任意多种的混合物，必要时还可以添加O₂、Ar等气体。

优选地，所述选择性截止层是非晶硅或单晶硅中的一种。所述选择性截止层采用非晶硅，所述继续刻蚀或腐蚀以去除选择性截止层时，使用的刻蚀气体为HBr、Cl₂中的一种或任意混合物，必要时还可以添加SF₆或O₂等气体。

(三)有益效果

本发明提供的一种带有选择性截止层的碳化硅高温离子注入掩模的制造方法，其有益效果在于：