一种沟槽底部屏蔽结构碳化硅MOSFET器件的制备控制方法与流程

本发明涉及mosfet器件制备，更具体地说，它涉及一种沟槽底部屏蔽结构碳化硅mosfet器件的制备控制方法。

背景技术：

1、碳化硅mosfet依托碳化硅材料宽禁带、高临界击穿电场、优异导热性能的材料优势，在新能源车载逆变电源、高压储能变流器、工业高压电源等大功率高压场景逐步完成商用落地。沟槽型碳化硅mosfet凭借更低的导通电阻、更高的器件封装面利用率成为主流结构，但沟槽侧壁拐角、沟槽底端极易产生电场尖峰，局部电场强度触及碳化硅击穿阈值后，会诱发栅氧化层破损、器件提前雪崩击穿等失效问题，行业普遍在沟槽底部增设p型屏蔽结构分摊集中电场。

2、然而现有方案大多采用均质一体式p型屏蔽区开展离子注入成型，整段屏蔽区使用统一的注入倾角与掺杂剂量，难以匹配沟槽上段舒缓拐角突变电场、沟槽底端承接高强度承压电场的差异化性能诉求，上段掺杂浓度偏高会抬升栅极漏电水平，下段掺杂体量不足则难以压制底部电场峰值，器件高压工况下的长期可靠性存在明显短板。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种沟槽底部屏蔽结构碳化硅mosfet器件的制备控制方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、一种沟槽底部屏蔽结构碳化硅mosfet器件的制备控制方法，该方法包括以下具体步骤：

4、划分碳化硅晶圆沟槽阵列内阶梯型p型屏蔽区的分区制备坐标，拆分屏蔽区上段与下段相对应的离子注入方位、目标掺杂浓度与横向宽度工艺指标，建立上段与下段分区独立的工艺容许偏差阈值；

5、获取同产线历史晶圆批次的多角度离子注入制程实测数据，结合注入倾角、注入剂量，计算上段宽度的低掺杂区域与下段宽度的高掺杂区域形貌的耦合影响系数；

6、根据耦合影响系数判断单个器件沟槽底部屏蔽区上段电场缓冲性能波动幅度与下段高电场吸纳能力偏差量，得到屏蔽结构整体的电场耐受预估值；

7、比对电场耐受预估值与工艺容许偏差阈值，判断屏蔽区电场分布失衡风险等级，得到多角度离子注入的倾角修正量与分区注入剂量补偿参数；

8、根据倾角修正量与分区注入剂量补偿参数，对屏蔽区底端n型缓冲层的沉积厚度与掺杂水平进行监测得到实测电场分布结果，基于实测电场分布结果迭代微调后续晶圆批次的掩蔽刻蚀窗口尺寸。

9、优选地，划分碳化硅晶圆沟槽阵列内阶梯型p型屏蔽区的分区制备坐标，拆分屏蔽区上段与下段相对应的离子注入方位、目标掺杂浓度与横向宽度工艺指标，建立上段与下段分区独立的工艺容许偏差阈值，具体步骤为：

10、根据器件耐压仿真结果确定沟槽深度方向上段屏蔽区、下段屏蔽区的纵向分界坐标，限定上段屏蔽区掺杂浓度区间、横向宽度上限，限定下段屏蔽区掺杂浓度下限、横向宽度下限；

11、根据晶圆边缘区、晶圆中心区计算上段屏蔽区与下段屏蔽区的尺寸公差、掺杂浓度公差，生成分区差异化的工艺容许偏差阈值。

12、优选地，获取同产线历史晶圆批次的多角度离子注入制程实测数据，结合注入倾角、注入剂量，计算上段宽度的低掺杂区域与下段宽度的高掺杂区域形貌的耦合影响系数，具体步骤为：

13、获取历史批次内自对准掩蔽结构完好、无额外光刻叠加工序的样本晶圆，划分上段屏蔽区、下段屏蔽区对应的注入倾角、注入剂量、实测掺杂浓度、实测横向宽度数据；

14、计算上段屏蔽区倾角与宽度、剂量与掺杂浓度的耦合系数得到上段分项耦合系数，计算下段屏蔽区倾角与宽度、剂量与掺杂浓度的耦合系数得到分项耦合系数；

15、整合上段分项耦合系数与下段分项耦合系数得到分区耦合影响系数。

16、优选地，根据耦合影响系数判断单个器件沟槽底部屏蔽区上段电场缓冲性能波动幅度与下段高电场吸纳能力偏差量，得到屏蔽结构整体的电场耐受预估值，具体步骤为：

17、根据上段分项耦合系数计算上段实际掺杂、宽度相对预设值的偏移量得到上段突变电场缓冲性能波动幅度；

18、根据下段分项耦合系数计算下段实际掺杂、宽度相对预设值的偏移量得到下段沟槽底部高电场吸纳能力偏差量；

19、根据沟槽底部电场载荷分配权重，上段突变电场缓冲性能波动幅度与下段沟槽底部高电场吸纳能力偏差量进行融合计算，输出屏蔽结构整体的电场耐受预估值。

20、优选地，比对电场耐受预估值与工艺容许偏差阈值，判断屏蔽区电场分布失衡风险等级，得到多角度离子注入的倾角修正量与分区注入剂量补偿参数，具体步骤为：

21、比对电场耐受预估值与工艺容许偏差阈值，将屏蔽区电场分布失衡风险等级划分为低电场失衡风险、中电场失衡风险、高电场失衡风险对应的估值差值区间；

22、比对预估值相对耐压基准阈值的差值归属区间确定风险等级；

23、其中，低档风险仅微调下段离子注入剂量补偿数值，中档风险同步修正上段与下段的注入剂量，高档风险同步调整多角度离子注入的入射倾角以及两段分区注入剂量；

24、基于风险等级确定多角度离子注入的倾角修正量与分区注入剂量补偿参数。

25、优选地，根据倾角修正量与分区注入剂量补偿参数，对屏蔽区底端n型缓冲层的沉积厚度与掺杂水平进行监测得到实测电场分布结果，基于实测电场分布结果迭代微调后续晶圆批次的掩蔽刻蚀窗口尺寸，具体步骤为：

26、根据多角度离子注入方位确定自掩蔽完成的阶梯p型屏蔽区；

27、采集阶梯p型屏蔽区中n型缓冲层的膜厚、掺杂浓度的实测参数；

28、对成品沟槽截面进行电场仿真复测，整合上段电场应力集中概率与下段底部电场峰值大小；

29、当电场实测指标中上段电场应力集中概率与下段底部电场峰值大小超出预设区间时，收缩或拓宽自对准掩蔽的沟槽刻蚀窗口宽度得到微调后续晶圆批次的掩蔽刻蚀窗口尺寸。

30、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：通过对晶圆中心区、边缘区制程波动差异，分别建立分段独立、区域差异化的工艺容许偏差阈值，上段严格约束掺杂浓度区间与宽度上限抑制栅极漏电，下段限定掺杂、宽度下限保障底部高压承载能力，可降低沟槽拐角电场尖峰击穿栅氧化层、沟槽底端提前雪崩击穿的失效概率，强化器件高压工况下长期运行可靠性；通过调取同产线历史晶圆实测数据，分上下段求解倾角与宽度、剂量与掺杂分项耦合系数，整合得到分区耦合影响系数，能够定量表征离子注入参数波动对两段屏蔽区形貌的联动干扰，可提前量化预判上段电场缓冲性能、下段高电场吸纳能力的波动偏差，前置识别电场失衡隐患，有效降低制程异常带来的晶圆报废损耗。

1.一种沟槽底部屏蔽结构碳化硅mosfet器件的制备控制方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：

2.根据权利要求1所述的一种沟槽底部屏蔽结构碳化硅mosfet器件的制备控制方法，其特征在于，划分碳化硅晶圆沟槽阵列内阶梯型p型屏蔽区的分区制备坐标，拆分屏蔽区上段与下段相对应的离子注入方位、目标掺杂浓度与横向宽度工艺指标，建立上段与下段分区独立的工艺容许偏差阈值，具体步骤为：

3.根据权利要求2所述的一种沟槽底部屏蔽结构碳化硅mosfet器件的制备控制方法，其特征在于，获取同产线历史晶圆批次的多角度离子注入制程实测数据，结合注入倾角、注入剂量，计算上段宽度的低掺杂区域与下段宽度的高掺杂区域形貌的耦合影响系数，具体步骤为：

4.根据权利要求3所述的一种沟槽底部屏蔽结构碳化硅mosfet器件的制备控制方法，其特征在于，根据耦合影响系数判断单个器件沟槽底部屏蔽区上段电场缓冲性能波动幅度与下段高电场吸纳能力偏差量，得到屏蔽结构整体的电场耐受预估值，具体步骤为：

5.根据权利要求4所述的一种沟槽底部屏蔽结构碳化硅mosfet器件的制备控制方法，其特征在于，比对电场耐受预估值与工艺容许偏差阈值，判断屏蔽区电场分布失衡风险等级，得到多角度离子注入的倾角修正量与分区注入剂量补偿参数，具体步骤为：

6.根据权利要求5所述的一种沟槽底部屏蔽结构碳化硅mosfet器件的制备控制方法，其特征在于，根据倾角修正量与分区注入剂量补偿参数，对屏蔽区底端n型缓冲层的沉积厚度与掺杂水平进行监测得到实测电场分布结果，基于实测电场分布结果迭代微调后续晶圆批次的掩蔽刻蚀窗口尺寸，具体步骤为：