μ m的高柵區(qū)域(10); 步驟8)在溝道上方且靠近源極帽層(4) 一側的凹溝道進行光刻、磁控濺射和金屬剝離,形成0.7 μπι長的柵電極(11); 步驟9)對所形成的4H-SiC金屬半導體場效應晶體管表面進行鈍化、反刻,形成電極壓焊點,完成器件的制作。
2.根據權利要求1所述的一種具有寬溝道深凹陷金屬半導體場效應管的制備方法,其特征在于:所述步驟I)中的清洗過程為: a、用蘸有甲醇的棉球將襯底仔細清洗兩、三次,以除去表面各種尺寸的SiC顆粒; b、將4H-SiC半絕緣襯底(I)在H2SO4= HNO3= 1:1中超聲5分鐘; C、將4H-SiC半絕緣襯底⑴在1#清洗液中煮沸5分鐘,1#清洗液為NaOH = H2O2 = H2O=1:2:5,然后去離子水沖洗5分鐘后再放入2#清洗液中煮沸5分鐘,2#清洗液為HCl:H202:H2O = 1:2:7,最后用去離子水沖洗干凈并用N2吹干備用。
3.根據權利要求1所述的一種具有寬溝道深凹陷金屬半導體場效應管的制備方法,其特征在于:所述步驟2)中P型緩沖層(2)制備過程為:將4H-SiC半絕緣襯底(I)放入生長室中,然后向生長室中通入流量為20ml/min的硅烷、10ml/min的丙烷和801/min的高純氫氣,同時通入2ml/min的B2H6,生長溫度為1550 °C,壓強為15Pa,持續(xù)6min,完成摻雜濃度和厚度分別為1.4X 115CnT3和0.5 ym的P型緩沖層(2)制作。
4.根據權利要求1所述的一種具有寬溝道深凹陷金屬半導體場效應管的制備方法,其特征在于:所述步驟3)中N型溝道層(3)的制備過程為:將4H-SiC外延片放入生長室,向生長室中通入流量為20ml/min的硅烷、10ml/min的丙烷和801/min的高純氫氣,同時通入2ml/min的N2,生長溫度為1550°C,壓強為15Pa,持續(xù)5min,完成摻雜濃度和厚度分別為3X 1017cm_3和 0.4 μm-0.5 μπι 的 N 型溝道層(3)制作。
5.根據權利要求1所述的一種具有寬溝道深凹陷金屬半導體場效應管的制備方法,其特征在于:所述步驟4)中N+型帽層的制備過程為:將4H-SiC外延片放入生長室,向生長室中通入流量為20ml/min的硅烷、10ml/min的丙烷和801/min的高純氫氣,同時通入20ml/min的N2,生長溫度為1550°C,壓強為105Pa,持續(xù)2min,制作摻雜濃度和厚度分別為1.0X 102°cnT3和 0.2 μm 的 N +帽層。
6.根據權利要求1所述的一種具有寬溝道深凹陷金屬半導體場效應管的制備方法,其特征在于:所述步驟5)中隔離區(qū)和有源區(qū)的制作過程: a、采用正性光刻膠,涂膠速度:3000R/min,膠厚>2nm保證在后續(xù)隔離注入時能夠起到良好的阻擋作用; b、涂膠完成后在90°C烘箱中前烘90秒,采用隔離注入光刻板進行約35秒紫外曝光后在專用顯影液中顯影60秒,露出4H-SiC,然后在100°C烘箱中后烘3分鐘,所述專用顯影液的配方比為四甲基氫氧化氨:水=1:3 ; c、進行兩次硼離子注入,注入條件為130keV/6X1012cnT2,50keV/2X 112CnT2,注入完成后用丙酮+超聲去膠,再用等離子去膠3分鐘,完成有源區(qū)以外的隔離注入; d、將上述4H-SiC外延片置于1600°C感應加熱爐退火10分鐘激活雜質,Ar氣流量為20ml/mino
7.根據權利要求1所述的一種具有寬溝道深凹陷金屬半導體場效應管的制備方法,其特征在于:所述步驟6)中源電極(6)和漏電極(7)制備過程: a、光刻掩蔽膠采用PMMA+AZ1400雙層膠,要求膠厚>1.2nm,片子處理干凈后先涂PMMA膠,速度為4000R/min,膠厚約0.5nm,然后在200°C烘箱中前烘120秒,取出后再涂AZ1400膠厚約0.8nm ; b、在90°C烘箱中前烘90秒,采用源漏光刻板進行15秒紫外曝光后,用專用顯影液顯影50秒去掉AZ1400膠,然后對PMMA膠進行泛曝光,再用甲苯顯影3分鐘,然后在100°C烘箱中后烘3分鐘,完成源漏區(qū)金屬化窗口,所述專用顯影液的配方比為四甲基氫氧化氨:水= 1:3; C、采用多革E磁控派射臺,依次室溫派射厚度為150nm的N1、150nm的Ti和300nm的Au多層金屬作為源漏歐姆接觸金屬,其中工作真空2.5 X 10?, Ar流量40sCCm ; d、濺射完成后將片子放入150°CButy專用剝離液中,待金屬脫落后再移入130°C Buty剝離液中,等溫度降到80°C以下時,再將片子移入丙酮中,取出片子并用氮氣吹干,最后等尚子去膠2分鐘; e、將片子放入快速合金爐內,在氮氫氣氛保護下快速升溫到合金溫度合金10分鐘,形成源電極(6)和漏電極(7)。
8.根據權利要求1所述的一種具有寬溝道深凹陷金屬半導體場效應管的制備方法,其特征在于:所述步驟7)中高柵區(qū)域(10)的制備過程為: a、采用正性光刻膠,涂膠速度:3000R/min,膠厚>2nm保證在后續(xù)刻蝕時膠的刻蝕掩蔽作用; b、涂膠完成后在90°C烘箱中前烘90秒,采用雙凹陷溝道光刻板進行約35秒紫外曝光后在專用顯影液中顯影60秒,然后在100°C烘箱中后烘3分鐘,專用顯影液的配方比為四甲基氫氧化氨:水=1:3 ; c、采用ICP感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)進行N+刻蝕,刻蝕條件為刻蝕功率375W、偏置功率60W、工作壓力9Pa,刻蝕氣體選擇流量為32sccm CFjP流量為8sccm Ar,刻蝕后形成長度為0.35 μ m、高度為0.15-0.25 μ m的高柵區(qū)域(10),刻蝕后用丙酮+超聲去除刻蝕掩蔽膠。
9.根據權利要求1所述的一種具有寬溝道深凹陷金屬半導體場效應管的制備方法,其特征在于:所述步驟8)中柵電極11的制備過程為: a、光刻掩蔽膠采用PMMA+AZ1400雙層膠,要求膠厚>1.2nm,片子處理干凈后先涂PMMA膠,速度為4000R/min,膠厚約0.5nm,然后在200°C烘箱中前烘120秒,取出后再涂AZ1400膠厚約0.8nm ; b、在90°C烘箱中前烘90秒,采用柵光刻板進行15秒紫外曝光后用專用顯影液顯影50秒去掉AZ1400膠,然后對PMMA膠進行泛曝光,再用甲苯顯影3分鐘,然后在100°C烘箱中后烘3分鐘,專用顯影液的配方比為四甲基氫氧化氨:水=1:3; C、采用多革E磁控派射臺,依次室溫派射厚度為150nm的N1、150nm的Ti和300nm的Au多層金屬作為源漏歐姆接觸金屬,其中工作真空2.5 X 10?, Ar流量40sCCm,濺射過程中將片子加熱到150°C ; d、濺射完成后將片子放入150°C Buty專用剝離液中,待金屬脫落后再移入130°C Buty剝離液中,等溫度降到80°C以下時,再將片子移入丙酮中,最后取出片子并用小流量氮氣慢慢吹干,最后用等離子去膠3分鐘,完成柵電極(11)的制作。
10.根據權利要求1所述的一種具有寬溝道深凹陷金屬半導體場效應管的制備方法,其特征在于:所述步驟9)中電極壓焊點的制備過程: a、在300°C下,向反應室中同時通入流量為300sccm的SiH4、323sccm的順3和330sccm的N2,通過等離子體增強化學氣相淀積工藝,在表面淀積0.5 μ m厚的Si3N4層作為鈍化介質層; b、鈍化光刻采用正性光刻膠,涂膠速度3000R/mins,要求膠厚>2nm,涂膠完成后在90°C烘箱中前烘90秒,然后采用反刻光刻板進行35秒紫外曝光,用專用顯影液顯影60秒,最后在100°C烘箱中后烘3分鐘,專用顯影液的配方比為四甲基氫氧化氨:水=1:3 ; c、Si3N4刻蝕采用RIE工藝,刻蝕氣體選擇流量為50sccmCHF 3和流量為5sccm Ar,完成后再進行3分鐘等離子體去膠,露出金屬,形成源、漏和柵電極(6、7、11)的壓焊點,完成整個器件的制作。
【專利摘要】本發(fā)明屬于場效應晶體管技術領域,特別是公開一種具有寬溝道深凹陷金屬半導體場效應管的制備方法;解決了現有技術存在的問題,旨在提供一種制作工藝簡單且能夠提高輸出電流和擊穿電壓,改善頻率特性的一種具有寬溝道深凹陷金屬半導體場效應管的制備方法;采用的技術方案為:對半絕緣襯底進行清洗;外延生長P型緩沖層;在P型緩沖層上外延生長N型溝道層;在N型溝道層上外延生長N+型帽層;制作隔離區(qū)和有源區(qū);制作源電極和漏電極;對源電極和漏電極之間的N+型帽層進行光刻、刻蝕,形成的高柵區(qū)域;制作柵電極;制作電極壓焊點,完成器件的制作。
【IPC分類】H01L21-336
【公開號】CN104867835
【申請?zhí)枴緾N201510223794
【發(fā)明人】賈護軍, 張航, 邢鼎, 楊銀堂
【申請人】西安電子科技大學
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月5日