专利汇可以提供具有再生长栅极的自对准沟槽场效应晶体管和具有再生长基极接触区的双极结型晶体管及其制造方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 描述了具有垂直 沟道 和自对准再生长栅极的结型 场效应晶体管 以及这些器件的制造方法。该方法采用选择性生长和/或选择性去除 半导体 材料的技术,从而沿着沟道的侧面并在将源极指分隔开的沟槽底部上形成p-n结栅极。本发明还描述了具有自对准再生基极 接触 区的 双极结型晶体管 的制造方法以及这些器件的制造方法。能够在 碳 化 硅 中制造这些半导体器件。,下面是具有再生长栅极的自对准沟槽场效应晶体管和具有再生长基极接触区的双极结型晶体管及其制造方法专利的具体信息内容。
1.一种半导体器件的制造方法,包括:
在第一导电类型的半导体材料的源极/发射极层的上表面上设置掩模,其中所述源极/发射极层位于所述第一导电类型的半导体材料的沟道层上或者与所述第一导电类型不同的第二导电类型的半导体材料的基极层上,其中所述沟道层或基极层位于所述第一导电类型的半导体材料的漂移层上,并且其中所述漂移层位于半导体衬底层上;
通过所述掩模中的开口,选择性地蚀刻穿过所述源极/发射极层并选择性地蚀刻到下层的所述沟道层或基极层中,从而形成具有底面和侧壁的一个或多个蚀刻出的部位;
通过所述掩模中的开口,在所述蚀刻出的部位的所述底面和侧壁上外延生长所述第二导电类型的半导体材料,从而形成栅极区/基极接触区,其中所述掩模阻止了在所述源极/发射极层的掩蔽的上表面上的生长;
随后用平坦化材料填充所述蚀刻出的部位;
蚀刻所述栅极区/基极接触区,直至所述栅极区/基极接触区不再与所述源极/发射极层接触;以及
去除在蚀刻所述栅极区/基极接触区之后残留的掩模和平坦化材料。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述掩模包括在再生长掩模层上设置的蚀刻掩模层,并且其中所述再生长掩模层位于所述源极/发射极层的上表面上,所述方法进一步包括:在通过所述掩模中的开口、在所述蚀刻出的部位的所述底面和侧壁上外延生长所述第二导电类型的半导体材料之前,去除所述蚀刻掩模层,同时保留在所述源极/发射极层的所述上表面上的所述再生长掩模层。
3.根据权利要求1所述的方法,在随后用平坦化材料填充所述蚀刻出的部位之前,进一步包括:
在所述源极/发射极层的所述上表面上和所述蚀刻出的部位的底面上,各向异性地沉积干法蚀刻掩模材料;
蚀刻所述干法蚀刻掩模材料,从而使在与所述源极/发射极层的所述上表面邻近的、所述蚀刻出的部位的所述侧壁上的栅极层/基极接触层暴露。
4.根据权利要求1所述的方法,其中在通过所述掩模中的开口、在所述蚀刻出的部位的所述底面和侧壁上外延生长所述第二导电类型的半导体材料包括:外延生长具有第一掺杂浓度的所述第二导电类型的半导体材料,随后外延生长具有第二掺杂浓度的所述第二导电类型的半导体材料。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述第一掺杂浓度低于所述第二掺杂浓度。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一导电类型是n型,并且其中所述第二导电类型是p型。
7.根据权利要求6所述的方法,其中所述衬底是n型衬底。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述衬底是半绝缘的。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述源极/发射极层位于所述第一导电类型的半导体材料的沟道层上,并且其中所述沟道层和所述漂移层是一个单层。
10.根据权利要求1所述的方法,其中所述源极/发射极层位于所述第一导电类型的半导体材料的沟道层上,其中所述沟道层和所述漂移层是不同的层,并且其中所述沟道层具有比所述漂移层更高的掺杂浓度。
11.根据权利要求1所述的方法,其中所述半导体衬底层以及所述源极/发射极层、所述沟道层或基极层、所述漂移层和所述栅极区/基极接触区的半导体材料均为SiC半导体材料。
12.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一导电类型的半导体材料的缓冲层位于所述衬底层和所述漂移层之间。
14 17 3
13.根据权利要求1所述的方法,其中所述漂移层具有1×10 至1×10 个原子/cm的掺杂浓度。
15 18
14.根据权利要求1所述的方法,其中所述沟道层或基极层具有1×10 至1×10 个
3
原子/cm 的掺杂浓度。
18
15.根据权利要求1所述的方法,其中所述源极/发射极层具有大于1×10 个原子/
3
cm 的掺杂浓度。
18
16.根据权利要求1所述的方法,其中所述栅极区/基极接触区具有大于1×10 个原
3
子/cm 的掺杂浓度。
17.根据权利要求2所述的方法,其中所述再生长掩模层包括TaC。
18.根据权利要求2所述的方法,其中所述蚀刻掩模层包括镍。
19.根据权利要求1所述的方法,其中设置掩模包括:在所述源极/发射极层的所述上表面上沉积再生长掩模材料层,对在所述再生长掩模材料层上的所述蚀刻掩模层进行构图,并通过所述蚀刻掩模层中的开口蚀刻所述再生长掩模材料层。
20.根据权利要求1所述的方法,其中选择性地蚀刻穿过所述源极/发射极层并选择性地蚀刻到下层的所述沟道层或基极层中包括:蚀刻穿过所述沟道层或基极层,以暴露下层的漂移层。
21.根据权利要求20所述的方法,其中选择性地蚀刻穿过所述源极/发射极层并选择性地蚀刻到下层的所述沟道层或基极层中进一步包括:蚀刻穿过所述沟道层或基极层,并蚀刻到所述下层的漂移层中。
22.根据权利要求1所述的方法,其中将所述栅极区/基极接触区生长为至少50nm的外延厚度。
23.根据权利要求1所述的方法,其中所述平坦化材料是光刻胶。
24.根据权利要求23所述的方法,其中用所述平坦化材料填充所述蚀刻出的部位包括:
在所述器件的所述蚀刻出的表面上旋转涂覆所述光刻胶;
烘焙所述器件上的所述光刻胶;以及
选择性地蚀刻所述光刻胶。
25.根据权利要求1所述的方法,其中用平坦化材料填充所述蚀刻出的部位包括:
在所述器件的所述蚀刻出的表面上涂覆所述平坦化材料;以及
选择性地蚀刻所涂覆的平坦化材料。
26.根据权利要求1所述的方法,其中在蚀刻所述栅极区/基极接触区之后,平坦化材料残留在所述蚀刻出的部位的所述底面上。
27.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:在去除再生长掩模层和平坦化材料之后的某一时刻,在暴露出的源极/发射极层上形成接触,在暴露出的栅极层/基极接触层上形成接触,并且在所述衬底层的、与所述漂移层相对的表面上形成接触。
28.根据权利要求1所述的方法,其中所述蚀刻出的部位包括:多个第一延伸区,所述多个第一延伸区在第一方向上取向,并从在第二方向上取向的第二延伸区延伸。
29.根据权利要求28所述的方法,其中所述第二方向大致垂直于所述第一方向。
30.一种半导体器件的制造方法,包括:
在第一导电类型的半导体材料的源极/发射极层的上表面上设置蚀刻掩模,其中所述源极/发射极层位于所述第一导电类型的半导体材料的沟道层上或者与所述第一导电类型不同的第二导电类型的半导体材料的基极层上,其中所述沟道层或基极层位于所述第一导电类型的半导体材料的漂移层上,并且其中所述漂移层位于半导体衬底层上;
通过所述蚀刻掩模中的开口,选择性地蚀刻穿过所述源极/发射极层并选择性地蚀刻到下层的所述沟道层或基极层中,从而形成具有底面和侧壁的一个或多个蚀刻出的部位;
去除所述蚀刻掩模,从而暴露所述源极/发射极层的所述上表面;
在所述源极/发射极层的所述上表面上并在所述蚀刻出的部位的所述底面和侧壁上,外延生长所述第二导电类型的半导体材料的栅极层/基极接触层;
随后用第一平坦化材料填充所述蚀刻出的部位;
蚀刻穿过在所述源极/发射极层的所述上表面上的所述栅极层/基极接触层,从而暴露下层的源极/发射极层;
去除在蚀刻穿过所述栅极层/基极接触层之后残留的第一平坦化材料;
在所述源极/发射极层的所述上表面上并在所述蚀刻出的部位的底面上,各向异性地沉积干法蚀刻掩模材料;
蚀刻所述干法蚀刻掩模材料,从而使在与所述源极/发射极层的所述上表面邻近的、所述蚀刻出的部位的所述侧壁上的栅极层/基极接触层暴露;
用第二平坦化材料填充所述蚀刻出的部位,从而使与所述蚀刻出的部位的所述侧壁上的所述源极/发射极层邻近的所述栅极层/基极接触层暴露;
蚀刻穿过与所述源极/发射极层邻近的、所述蚀刻出的部位的所述侧壁上暴露出的栅极层/基极接触层,从而暴露下层的源极/发射极层,直至在所述蚀刻出的部位中残留的所述栅极层/基极接触层不再接触所述源极/发射极层;以及
去除在蚀刻穿过在所述蚀刻出的部位的所述侧壁上暴露出的栅极层/基极接触层之后残留的第二平坦化材料。
31.根据权利要求30所述的方法,其中外延生长所述第二导电类型的半导体材料的栅极层/基极接触层包括:外延生长具有第一掺杂浓度的所述第二导电类型的半导体材料,随后外延生长具有第二掺杂浓度的所述第二导电类型的半导体材料。
32.根据权利要求31所述的方法,其中所述第一掺杂浓度低于所述第二掺杂浓度。
33.根据权利要求30所述的方法,其中所述第一导电类型是n型并且其中所述第二导电类型是p型。
34.根据权利要求33所述的方法,其中所述衬底是n型衬底。
35.根据权利要求30所述的方法,其中所述衬底是半绝缘的。
36.根据权利要求30所述的方法,其中所述源极/发射极层位于所述第一导电类型的半导体材料的沟道层上,并且其中所述沟道层和所述漂移层是一个单层。
37.根据权利要求30所述的方法,其中所述源极/发射极层位于所述第一导电类型的半导体材料的沟道层上,其中所述沟道层和所述漂移层是不同的层,并且其中所述沟道层具有比所述漂移层更高的掺杂浓度。
38.根据权利要求30所述的方法,其中所述半导体衬底层以及所述源极/发射极层、所述沟道层或基极层、所述漂移层和所述栅极层/基极接触层的半导体材料均为SiC半导体材料。
39.根据权利要求30所述的方法,其中各向异性地沉积干法蚀刻掩模材料包括通过电子束蒸发沉积所述干法蚀刻掩模材料。
40.根据权利要求30所述的方法,其中蚀刻所述干法蚀刻掩模材料包括采用湿法或干法工艺各向同性地蚀刻所述干法蚀刻掩模材料。
41.根据权利要求30所述的方法,其中所述第一导电类型的半导体材料的缓冲层位于位于所述衬底层和所述漂移层之间。
14 17 3
42.根据权利要求30所述的方法,其中所述漂移层具有1×10 至1×10 个原子/cm的掺杂浓度。
15 18
43.根据权利要求30所述的方法,其中所述沟道层或基极层具有1×10 至1×10 个
3
原子/cm 的掺杂浓度。
18
44.根据权利要求30所述的方法,其中所述源极/发射极层具有大于1×10 个原子/
3
cm 的掺杂浓度。
18
45.根据权利要求30所述的方法,其中所述栅极层/基极接触层具有大于1×10 个
3
原子/cm 的掺杂浓度。
46.根据权利要求30所述的方法,其中所述蚀刻掩模层包括镍。
47.根据权利要求30所述的方法,其中选择性地蚀刻穿过所述源极/发射极层并选择性地蚀刻到所述下层的沟道层或基极层中包括:蚀刻穿过所述沟道层或基极层,从而暴露下层的漂移层。
48.根据权利要求30所述的方法,其中选择性地蚀刻穿过所述源极/发射极层并蚀刻到所述下层的沟道层或基极层中包括:蚀刻穿过所述沟道层或基极层,并蚀刻到所述下层的漂移层中。
49.根据权利要求30所述的方法,其中将所述栅极层/基极接触层生长为至少50nm的外延厚度。
50.根据权利要求30所述的方法,其中所述第一平坦化材料和所述第二平坦化材料均为光刻胶。
51.根据权利要求50所述的方法,其中用第一平坦化材料填充所述蚀刻出的部位以及用第二平坦化材料填充所述蚀刻出的部位中的每一次填充均包括:
在所述器件的所述蚀刻出的表面上旋转涂覆所述光刻胶;
烘焙所述器件上的所述光刻胶;以及
选择性蚀刻所述光刻胶。
52.根据权利要求30所述的方法,其中用平坦化材料填充所述蚀刻出的部位包括:
在所述器件的所述蚀刻出的表面上涂覆所述平坦化材料;以及
选择性地蚀刻所涂覆的平坦化材料。
53.根据权利要求30所述的方法,其中在蚀刻穿过在所述源极/发射极层的所述上表面上的所述栅极层/基极接触层之后,第一平坦化材料残留在所述蚀刻出的部位的所述底面上。
54.根据权利要求30所述的方法,其中对在蚀刻出的部位的所述侧壁上暴露的栅极层/基极接触层进行蚀刻之后,第二平坦化材料残留在所述蚀刻出的部位的所述底面上。
55.根据权利要求30所述的方法,进一步包括:在暴露出的源极/发射极层上形成源极/发射极接触,在蚀刻出的部位的底面上暴露的栅极层/基极接触层之上形成栅极/基极接触,并且在所述衬底层的、与所述漂移层相对的表面上形成接触。
56.根据权利要求30所述的方法,其中所述蚀刻出的部位包括:多个第一延伸区,所述多个第一延伸区在第一方向上取向,并从在第二方向上取向的第二延伸区延伸。
57.根据权利要求56所述的方法,其中所述第二方向大致垂直于所述第一方向。
58.一种半导体器件的制造方法,包括:
在第一导电类型的半导体材料的沟道层的上表面上,或者在与所述第一导电类型不同的第二导电类型的半导体材料的基极层上设置蚀刻掩模,其中所述沟道层或基极层位于所述第一导电类型的半导体材料的漂移层上,并且其中所述漂移层位于半导体衬底层上;
通过所述蚀刻掩模中的开口,对所述沟道层或基极层进行选择性地蚀刻,从而形成具有底面和侧壁的一个或多个蚀刻出的部位;
去除所述蚀刻掩模,从而暴露所述沟道层或基极层的所述上表面;
在所述沟道层或基极层的所述上表面上并在所述蚀刻出的部位的所述底面和侧壁上,外延生长所述第二导电类型的半导体材料的栅极层/基极接触层;
随后用第一平坦化材料填充所述蚀刻出的部位;
蚀刻穿过在所述沟道层或基极层的所述上表面上的所述栅极层/基极接触层,从而使栅极层/基极接触层保留在所述蚀刻出的部位的所述底面和侧壁上;
去除在蚀刻穿过所述栅极层/基极接触层之后残留的第一平坦化材料;
在所述沟道层或基极层的所述上表面上、并在所述蚀刻出的部位的所述底面和侧壁上的所述栅极层/基极接触层上,沉积再生长掩模层;
随后用第二平坦化材料填充所述蚀刻出的部位;
蚀刻穿过在所述沟道层或基极层的所述上表面上的所述再生长掩模层,以暴露下层的沟道层或基极层,其中再生长掩模层保留在所述蚀刻出的部位的所述底面和侧壁上的所述栅极层/基极接触层上;
去除在蚀刻穿过所述再生长掩模层之后残留的第二平坦化材料;
在所述沟道层或基极层的所述上表面上外延生长所述第一导电类型的半导体材料的第一层,其中在所述蚀刻出的部位的所述底面和侧壁上的所述栅极层/基极接触层上残留的所述再生长掩模层阻止了所述第一导电类型的半导体材料的所述第一层的生长;
在所述第一导电类型的半导体材料的所述第一层上外延生长所述第一导电类型的半导体材料的第二层,其中在所述蚀刻出的部位的所述底面和侧壁上的所述栅极层/基极接触层上残留的所述再生长掩模层阻止了所述第一导电类型的半导体材料的所述第二层的生长;以及
去除残留的再生长掩模层。
59.根据权利要求58所述的方法,其中外延生长所述第二导电类型的半导体材料的栅极层/基极接触层包括:外延生长具有第一掺杂浓度的所述第二导电类型的半导体材料,随后外延生长具有第二掺杂浓度的所述第二导电类型的半导体材料。
60.根据权利要求59所述的方法,其中所述第一掺杂浓度低于所述第二掺杂浓度。
61.根据权利要求58所述的方法,其中所述第一导电类型是n型并且其中所述第二导电类型是p型。
62.根据权利要求61所述的方法,其中所述衬底是n型衬底。
63.根据权利要求58所述的方法,其中所述衬底是半绝缘的。
64.根据权利要求58所述的方法,其中所述源极/发射极层位于所述第一导电类型的半导体材料的沟道层上,并且其中所述沟道层和所述漂移层是一个单层。
65.根据权利要求58所述的方法,其中所述源极/发射极层位于所述第一导电类型的半导体材料的沟道层上,其中所述沟道层和所述漂移层是不同的层,并且其中所述沟道层具有比所述漂移层更高的掺杂浓度。
66.根据权利要求58所述的方法,其中所述半导体衬底层以及所述第一导电类型的半导体材料的所述第一层、所述第一导电类型的半导体材料的所述第二层、所述沟道层或基极层、所述漂移层和所述栅极层/基极接触层中的每一层的半导体材料均为SiC半导体材料。
67.根据权利要求58所述的方法,其中所述第一导电类型的半导体材料的缓冲层位于所述衬底层和所述漂移层之间。
14 17 3
68.根据权利要求58所述的方法,其中所述漂移层具有1×10 至1×10 个原子/cm的掺杂浓度。
15 18
69.根据权利要求58所述的方法,其中所述沟道层或基极层具有1×10 至1×10 个
3
原子/cm 的掺杂浓度。
70.根据权利要求58所述的方法,其中所述第一导电类型的半导体材料的所述第二层
18 3
具有大于1×10 个原子/cm 的掺杂浓度。
71.根据权利要求58所述的方法,其中所述第一导电类型的半导体材料的所述第一层
14 17 3
具有1×10 至1×10 个原子/cm 的掺杂浓度。
18
72.根据权利要求58所述的方法,其中所述栅极层/基极接触层具有大于1×10 个
3
原子/cm 的掺杂浓度。
73.根据权利要求58所述的方法,其中所述再生长掩模层包括TaC。
74.根据权利要求58所述的方法,其中所述蚀刻掩模包括镍。
75.根据权利要求58所述的方法,其中选择性地蚀刻所述沟道层或基极层包括:蚀刻穿过所述沟道层或基极层,从而暴露下层的漂移层。
76.根据权利要求58所述的方法,其中选择性地蚀刻所述沟道层或基极层包括:蚀刻穿过所述沟道层或基极层并蚀刻到所述下层的漂移层中。
77.根据权利要求58所述的方法,其中将所述栅极层/基极接触层生长为至少50nm的外延厚度。
78.根据权利要求58所述的方法,其中所述第一平坦化材料和所述第二平坦化材料中的每一种均为光刻胶。
79.根据权利要求78所述的方法,其中用第一平坦化材料填充所述蚀刻出的部位,以及用第二平坦化材料填充所述蚀刻出的部位中的每一次填充均包括:
在所述器件的所蚀刻出的表面上旋转涂覆所述光刻胶;
烘焙所述器件上的所述光刻胶;以及
选择性地蚀刻所述光刻胶。
80.根据权利要求58所述的方法,其中用第一平坦化材料填充所述蚀刻出的部位,以及用第二平坦化材料填充所述蚀刻出的部位中的每一次填充均包括:
在所述器件的所蚀刻出的表面上涂覆所述平坦化材料;以及
选择性地蚀刻所涂覆的平坦化材料。
81.根据权利要求58所述的方法,其中在蚀刻穿过所述栅极层/基极接触层之后,第一平坦化材料残留在所述蚀刻出的部位的所述底面上。
82.根据权利要求58所述的方法,其中在蚀刻穿过所述再生长掩模层之后,第二平坦化材料残留在所述蚀刻出的部位的所述底面上。
83.根据权利要求58所述的方法,进一步包括:在去除残留的再生长掩模层之后的某一时刻,在所述第一导电类型的半导体材料的暴露出的第二层上形成接触,在暴露出的栅极层/基极接触层上形成接触,并且在所述衬底层的、与所述漂移层相对的表面上形成接触。
84.根据权利要求58所述的方法,其中所述蚀刻出的部位包括:多个第一延伸区,所述多个第一延伸区在第一方向上取向,并从在第二方向上取向的第二延伸区延伸。
85.根据权利要求84所述的方法,其中所述第二方向大致垂直于所述第一方向。
86.根据权利要求58所述的方法,其中所述第一导电类型的半导体材料的所述第一层和所述第二层突出于所述蚀刻出的部位之上。
87.根据权利要求86所述的方法,进一步包括:在蚀刻出的部位中暴露的栅极层/基极接触层上沉积接触材料,其中突出于所述蚀刻出的部位之上的所述第一导电类型的半导体材料的所述第一层和所述第二层防止在所述蚀刻出的部位的所述侧壁上沉积接触材料。
88.根据权利要求86所述的方法,进一步包括:在暴露出的所述第一导电类型的半导体材料的第二层上沉积接触。
89.根据权利要求88所述的方法,其中在暴露出的所述第一导电类型的半导体材料的第二层上沉积接触包括:在所述蚀刻出的部位的相对侧壁上沉积金属层,所述金属层桥接突出于所述蚀刻出的部位的所述第一导电类型的半导体材料的所述第一层和所述第二层。
90.一种半导体器件的制造方法,包括:
在第一导电类型的半导体材料的源极/发射极层的上表面上设置蚀刻掩模,其中所述源极/发射极层位于所述第一导电类型的半导体材料的沟道层上或者与所述第一导电类型不同的第二导电类型的半导体材料的基极层上,其中所述沟道层或基极层位于所述第一导电类型的半导体材料的漂移层上,并且其中所述漂移层位于半导体衬底层上;
通过所述蚀刻掩模中的开口,选择性地蚀刻穿过所述源极/发射极层并选择性地蚀刻到下层的所述沟道层或基极层中,从而形成具有底面和侧壁的一个或多个蚀刻出的部位;
去除所述蚀刻掩模,从而暴露所述源极/发射极层的所述上表面;
在所述源极/发射极层的所述上表面上并在所述蚀刻出的部位的所述底面和侧壁上,外延生长所述第二导电类型的半导体材料的栅极层/基极接触层;
随后用平坦化材料填充所述蚀刻出的部位;
在所述源极/发射极层的所述上表面上并在与所述源极/发射极层接触的所述蚀刻出的部位的所述侧壁上,蚀刻穿过所述栅极层/基极接触层,直至所述栅极层/基极接触层不再与所述源极/发射极层接触,其中栅极层/基极接触层保留在所述蚀刻出的部位的所述底面上,并保留在与所述沟道层或基极层接触的所述蚀刻出的部位的所述侧壁上;以及去除在蚀刻穿过所述栅极层/基极接触层之后残留的平坦化材料。
91.根据权利要求90所述的方法,其中外延生长所述第二导电类型的半导体材料的栅极层/基极接触层包括:外延生长具有第一掺杂浓度的所述第二导电类型的半导体材料,随后外延生长具有第二掺杂浓度的所述第二导电类型的半导体材料。
92.根据权利要求91所述的方法,其中所述第一掺杂浓度低于所述第二掺杂浓度。
93.根据权利要求90所述的方法,其中所述第一导电类型是n型并且其中所述第二导电类型是p型。
94.根据权利要求93所述的方法,其中所述衬底是n型衬底。
95.根据权利要求90所述的方法,其中所述衬底是半绝缘的。
96.根据权利要求90所述的方法,其中所述源极/发射极层位于所述第一导电类型的半导体材料的沟道层上,并且其中所述沟道层和所述漂移层是一个单层。
97.根据权利要求90所述的方法,其中所述源极/发射极层位于所述第一导电类型的半导体材料的沟道层上,其中所述沟道层和所述漂移层是不同的层,并且其中所述沟道层具有比所述漂移层更高的掺杂浓度。
98.根据权利要求90所述的方法,其中所述半导体衬底层以及所述源极/发射极层、所述沟道层或基极层、所述漂移层和所述栅极层/基极接触层的半导体材料均为SiC半导体材料。
99.根据权利要求90所述的方法,其中所述第一导电类型的半导体材料的缓冲层位于所述衬底层和所述漂移层之间。
14 17
100.根据权利要求90所述的方法,其中所述漂移层具有1×10 至1×10 个原子/
3
cm 的掺杂浓度。
15 18
101.根据权利要求90所述的方法,其中所述沟道层或基极层具有1×10 至1×10
3
个原子/cm 的掺杂浓度。
18
102.根据权利要求90所述的方法,其中所述源极/发射极层具有大于1×10 个原子
3
/cm 的掺杂浓度。
18
103.根据权利要求90所述的方法,其中所述栅极层/基极接触层具有大于1×10 个
3
原子/cm 的掺杂浓度。
104.根据权利要求90所述的方法,其中所述蚀刻掩模包括镍。
105.根据权利要求90所述的方法,其中选择性地蚀刻穿过所述源极/发射极层并选择性地蚀刻到所述下层的沟道层或基极层中包括:蚀刻穿过所述沟道层或基极层,从而暴露下层的漂移层。
106.根据权利要求105所述的方法,其中选择性地蚀刻穿过所述源极/发射极层并选择性地蚀刻到所述下层的沟道层或基极层中包括:蚀刻穿过所述沟道层或基极层,并蚀刻到所述下层的漂移层中。
107.根据权利要求90所述的方法,其中将所述栅极层/基极接触层生长为至少50nm的外延厚度。
108.根据权利要求90所述的方法,其中所述平坦化材料是光刻胶。
109.根据权利要求108所述的方法,其中用平坦化材料填充所述蚀刻出的部位包括:
在所述器件的所蚀刻出的表面上旋转涂覆所述光刻胶;
烘焙所述器件上的所述光刻胶;以及
选择性地蚀刻所述光刻胶。
110.根据权利要求90所述的方法,其中用所述平坦化材料填充所述蚀刻出的部位包括:
在所述器件的所蚀刻出的表面上涂覆所述平坦化材料;以及
选择性地蚀刻所涂覆的平坦化材料。
111.根据权利要求90所述的方法,其中在蚀刻穿过所述栅极层/基极接触层之后,平坦化材料保留在所述蚀刻出的部位的所述底面上。
112.根据权利要求90所述的方法,进一步包括:在去除平坦化材料之后的某一时刻,在暴露出的源极/发射极层上形成接触,在暴露出的栅极层/基极接触层上形成接触,并且在所述衬底层的、与所述漂移层相对的表面上形成接触。
113.根据权利要求90所述的方法,其中所述蚀刻出的部位包括:多个第一延伸区,所述多个第一延伸区在第一方向上取向,并从在第二方向上取向的第二延伸区延伸。
114.根据权利要求113所述的方法,其中所述第二方向大致垂直于所述第一方向。
115.一种半导体器件的制造方法,包括:
在第一导电类型的半导体材料的源极/发射极层的上表面上设置蚀刻/再生长掩模,其中所述源极/发射极层位于所述第一导电类型的半导体材料的沟道层上或者与所述第一导电类型不同的第二导电类型的半导体材料的基极层上,其中所述沟道层或基极层位于所述第一导电类型的半导体材料的漂移层上,并且其中所述漂移层位于半导体衬底层上;
通过所述蚀刻/再生长掩模中的开口,选择性地蚀刻穿过所述源极/发射极层并选择性地蚀刻到下层的所述沟道层或基极层中,从而形成具有底面和侧壁的一个或多个蚀刻出的部位;
通过所述蚀刻/再生长掩模中的开口,在所述蚀刻出的部位的所述底面和侧壁上外延生长所述第二导电类型的半导体材料,从而形成栅极区/基极接触区,其中所述蚀刻/再生长掩模阻止了所述源极/发射极层的掩模上表面的生长;
选择性地去除所述蚀刻/再生长掩模,从而暴露所述源极/发射极层的所述上表面;
在蚀刻出的部位的底面上、并在所述源极/发射极层的所述上表面或所述蚀刻/再生长掩模中的任意一个之上,沉积干法蚀刻掩模材料;
蚀刻所述干法蚀刻掩模材料,从而暴露所述蚀刻出的部位的所述侧壁上的所述栅极区/基极接触区的顶部部分;
用平坦化材料填充所述蚀刻出的部位,从而使在所述蚀刻出的部位的所述侧壁上的所述栅极区/基极接触区的所述顶部部分保持暴露状态;
蚀刻穿过与所述源极/发射极层相邻的所述蚀刻出的部位的所述侧壁上暴露的栅极层/基极接触层,从而暴露下层的源极/发射极层,直至在所述蚀刻出的部位中残留的所述栅极层/基极接触层不再接触所述源极/发射极层;以及
去除在蚀刻穿过在所述蚀刻出的部位的所述侧壁上暴露的栅极层/基极接触层之后残留的蚀刻/再生长掩模和平坦化材料。
116.根据权利要求115所述的方法,其中所述蚀刻/再生长掩模包括在再生长掩模层上设置的蚀刻掩模层,并且其中所述再生长掩模层位于所述源极/发射极层的所述上表面上,所述方法进一步包括:在所述蚀刻出的部位的所述底面和侧壁上外延生长所述第二导电类型的半导体材料之前,去除所述蚀刻掩模层,同时保留在所述源极/发射极层的所述上表面上的所述再生长掩模层。
117.根据权利要求115所述的方法,其中所述蚀刻/再生长掩模是一个单层。
118.根据权利要求115所述的方法,其中在所述蚀刻出的部位的所述底面和侧壁上外延生长所述第二导电类型的半导体材料包括:外延生长具有第一掺杂浓度的所述第二导电类型的半导体材料,随后外延生长具有第二掺杂浓度的所述第二导电类型的半导体材料。
119.根据权利要求118所述的方法,其中所述第一掺杂浓度低于所述第二掺杂浓度。
120.根据权利要求115所述的方法,其中所述第一导电类型是n型并且其中所述第二导电类型是p型。
121.根据权利要求120所述的方法,其中所述衬底是n型衬底。
122.根据权利要求115所述的方法,其中所述衬底是半绝缘的底。
123.根据权利要求115所述的方法,其中所述源极/发射极层位于所述第一导电类型的半导体材料的沟道层上,并且其中所述沟道层和所述漂移层是一个单层。
124.根据权利要求115所述的方法,其中所述源极/发射极层位于所述第一导电类型的半导体材料的沟道层上,其中所述沟道层和所述漂移层是不同的层,并且其中所述沟道层具有比所述漂移层更高的掺杂浓度。
125.根据权利要求115所述的方法,其中所述半导体衬底层以及所述源极/发射极层、所述沟道层或基极层、所述漂移层和所述栅极层/基极接触层的半导体材料均为SiC半导体材料。
126.根据权利要求115所述的方法,其中所述第一导电类型的半导体材料的缓冲层位于所述衬底层和所述漂移层之间。
127.根据权利要求115所述的方法,其中所述缓冲层是碳化硅。
14 17
128.根据权利要求115所述的方法,其中所述漂移层具有1×10 至1×10 个原子/
3
cm 的掺杂浓度。
15 18
129.根据权利要求115所述的方法,其中所述沟道层或基极层具有1×10 至1×10
3
个原子/cm 的掺杂浓度。
18
130.根据权利要求115所述的方法,其中所述源极/发射极层具有大于1×10 个原
3
子/cm 的掺杂浓度。
18
131.根据权利要求115所述的方法,其中所述栅极区/基极接触区具有大于1×10 个
3
原子/cm 的掺杂浓度。
132.根据权利要求115所述的方法,其中所述再生长掩模层包括TaC。
133.根据权利要求115所述的方法,其中所述蚀刻掩模层包括镍。
134.根据权利要求115所述的方法,其中设置蚀刻/再生长掩模包括:在所述源极/发射极层的所述上表面上沉积再生长掩模材料的层,在所述再生长掩模材料的层上对蚀刻掩模层进行构图,并且通过所述蚀刻掩模层中的开口蚀刻所述再生长掩模材料的层。
135.根据权利要求115所述的方法,其中选择性地蚀刻穿过所述源极/发射极层并选择性地蚀刻到所述下层的沟道层或基极层中包括:蚀刻穿过所述沟道层或基极层,从而暴露下层的漂移层。
136.根据权利要求135所述的方法,其中选择性地蚀刻穿过所述源极/发射极层并选择性地蚀刻到所述下层的沟道层或基极层中进一步包括:蚀刻穿过所述沟道层或基极层,并蚀刻到所述下层的漂移层中。
137.根据权利要求115所述的方法,其中将所述栅极区/基极接触区生长为至少50nm的外延厚度。
138.根据权利要求115所述的方法,其中所述平坦化材料是光刻胶。
139.根据权利要求138所述的方法,其中用平坦化材料填充所述蚀刻出的部位包括:
在所述器件的所蚀刻出的表面上旋转涂覆所述光刻胶;
烘焙所述器件上的所述光刻胶;以及
选择性地蚀刻所述光刻胶。
140.根据权利要求115所述的方法,其中用平坦化材料填充所述蚀刻出的部位包括:
在所述器件的所蚀刻出的表面上涂覆所述平坦化材料;以及
选择性地蚀刻所涂覆的平坦化材料。
141.根据权利要求115所述的方法,其中在蚀刻所述栅极区/基极接触区之后,平坦化材料残留在所述蚀刻出的部位的所述底面上。
142.根据权利要求115所述的方法,进一步包括:在暴露出的源极/发射极层上形成源极/发射极接触,在所述蚀刻出的部位的底面上暴露的栅极层/基极接触层之上形成栅极/基极接触,并且在所述衬底层的、与所述漂移层相对的表面上形成接触。
143.根据权利要求142所述的方法,其中在去除蚀刻/再生长掩模和平坦化材料之后,在某一时刻形成所述接触。
144.根据权利要求142所述的方法,其中在外延生长所述第二导电类型的半导体材料之后,并在沉积干法蚀刻掩模材料之前,形成所述栅极/基极接触,并且其中在所述蚀刻出的部位的底面上的所述栅极/基极接触之上沉积干法蚀刻掩模材料。
145.根据权利要求115所述的方法,其中所述蚀刻出的部位包括:多个第一延伸区,所述多个第一延伸区在第一方向上取向,并从在第二方向上取向的第二延伸区延伸。
146.根据权利要求145所述的方法,其中所述第二方向大致垂直于所述第一方向。
147.根据权利要求55所述的方法,其中在去除所述第二平坦化材料之后,在某一时刻形成所述接触。
148.根据权利要求55所述的方法,其中在外延生长所述第二导电类型的半导体材料之后,并在沉积干法蚀刻掩模材料之前,形成所述栅极/基极接触,并且其中在所述蚀刻出的部位的底面上的所述栅极/基极接触之上沉积干法蚀刻掩模材料。
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