碳化硅小知识：沟槽型SiC MOSFET 工艺流程及SiC离子注入

1.沟槽型SiC MOSFET 工艺流程

离子注入是制造几乎所有类型的 SiC 器件的重要工艺。通过离子注入可以实现对n型和p型导电率的大范围掺杂控制。由于 SiC 中掺杂剂的扩散系数非常小，因此在注入后的退火过程中，大部分注入过程中的扩散杂质可以忽略不计。

但是，如果注入过程中对晶格的破坏接近于非晶态，则晶格很难恢复。因此，通常使用高温（~500°C）注入，特别是当注入剂量非常高时。此外，有必要在非常高的温度（>1700°C）下进行注入后退火，以实现晶格恢复和高电激活率。这种高温退火可能会导致不一致的硅蒸发和粗糙的表面。

图中上半部分内容显示了电激活率对注入氮 (N) 或磷 (P) 的 SiC 的退火温度的依赖性；注入在室温 (RT) 下进行。1300℃以下退火温度的活化率非常小（<10%），需要1600~1700℃高温退火才能获得近乎完美的活化率（>95%）。

图中下半部分内容显示了在 1700°C 退火 30 分钟的 N 或 P 注入 SiC 的薄层电阻与总注入剂量之间的关系。当注入剂量相对较低（<3 × 1014 cm-2）时，无论注入温度（RT 或 500°C）如何，N+ 注入类型的薄层电阻都没有显着差异。在 RT 注入的情况下，注入剂量下的薄层电阻约为 0.7-1 × 10^15 cm-2，并且随着注入剂量的进一步增加而增加。在这个高剂量区域，常温注入造成的晶格损伤非常严重。活化退火后，注入区含有高密度的堆垛层错和3C-SiC晶粒。

另一方面，观察到薄层电阻随着热注入剂量的增加而降低。氮注入区域的最大薄层电阻在 300 Ω/sq. 时几乎饱和，这可能受到 N 原子在 SiC 中相对较低的溶解度的限制。通过热注入 P，薄层电阻可以进一步降低到 30-50 Ω/sq。由于 P 的溶解度极限较高，这个过程是可能的。