碳化硅RSD器件關(guān)鍵工藝探索.pdf

1、碳化硅(SiC)是新型寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有寬帶隙、高熱導(dǎo)率、高電子飽和速度、高臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。用SiC材料制作功率半導(dǎo)體器件相對(duì)于傳統(tǒng)Si基器件具有更高的耐壓、更低的導(dǎo)通電阻和功率損耗、更強(qiáng)的散熱能力等優(yōu)勢(shì)。在SiC材料的各種結(jié)構(gòu)中，4H-SiC具有更高的載流子遷移率和更低的各向異性，應(yīng)用更為廣泛。
　　反向開(kāi)關(guān)晶體管RSD（Reversely Switched Dynistor）是專門應(yīng)用于脈沖功率領(lǐng)域的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，相對(duì)其

2、他脈沖功率領(lǐng)域的開(kāi)關(guān)器件具有通流能力強(qiáng)、di/dt耐量高、開(kāi)通速度快和易于串聯(lián)等優(yōu)點(diǎn)。采用SiC材料制作RSD器件可望進(jìn)一步提高器件的阻斷電壓和電流密度，減小高耐壓情況下的導(dǎo)通損耗，更有利于高壓和重復(fù)頻率應(yīng)用。
　　目前，在SiC功率器件的工藝制作領(lǐng)域仍然存在諸多難點(diǎn)，例如刻蝕技術(shù)、離子注入、P型歐姆接觸制作的問(wèn)題。本文主要研究4H-SiC RSD器件的制作工藝，并對(duì)SiC材料的工藝難點(diǎn)進(jìn)行了探索。
　　重點(diǎn)研究了4H-Si

3、C材料的關(guān)鍵加工工藝之一—刻蝕工藝。采用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕(Inductively Coupled Plasma，ICP)方法，CF4/O2混合氣體作為刻蝕氣體，用正交實(shí)驗(yàn)的方法系統(tǒng)研究了ICP功率、RF功率、CF4流量、O2流量等工藝參數(shù)對(duì)4H-SiC材料刻蝕速率的影響，結(jié)果表明刻蝕速率隨ICP功率和RF功率的增大而增大，隨CF4流量先減小后增大，隨O2流量先增大后減小。獲得了最大的刻蝕速率213.47nm/min并測(cè)得其表面均方根

4、粗糙度（RMS）為0.724nm，保證了較好的表面質(zhì)量。
　　設(shè)計(jì)并初步探索了4H-SiC RSD器件的全套工藝流程。實(shí)驗(yàn)前期進(jìn)行了外延片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝流程設(shè)計(jì)和光刻版制定；然后在外延片基礎(chǔ)上，進(jìn)行了光刻、磁控濺射、金屬剝離、ICP刻蝕、離子注入及退火、歐姆接觸制作等一系列工藝步驟，對(duì)關(guān)鍵參數(shù)如曝光時(shí)間、顯影時(shí)間、磁控濺射條件、剝離時(shí)間、離子注入能量及劑量、退火條件等進(jìn)行了探索。最后提出了臺(tái)面正斜角工藝以改善器件阻斷特性，初步制得