半导体器件的制备方法、半导体器件、掩膜结构与流程

本技术实施例涉及半导体，尤其涉及一种半导体器件的制备方法、半导体器件、掩膜结构。

背景技术：

1、碳化硅（sic）mosfet器件具有开关速度快、导通电阻小等优势，且在较小的漂移层厚度下可实现较高的击穿电压水平，在光伏逆变器、电动汽车、高压直流输电及固态变压器等中高压应用场景中优势明显。

2、在sic mosfet的制造工艺中，通常通过离子注入铝（al）、氮（n）等掺杂剂，分别形成p型区和n型区。在离子注入工艺中，通常仅采用硬掩膜（hard mask，hm）作为离子注入阻挡层，通过硬掩膜中形成的注入窗口来限定离子注入的区域。

3、然而，离子注入过程中注入离子会发生散射，导致掺杂剂向硬掩膜所界定的注入窗口边界之外横向延伸，这一现象被称为横向散射（lateral straggle）。横向散射的程度与离子注入能量成正比，注入能量越高，横向散射越严重。参考图1，当离子注入需要高能量和高剂量时，横向散射效应尤为显著，会造成硬掩膜01边缘下方的实际掺杂区02比掩膜窗口更宽。横向散射对sic mosfet的器件性能具有严重影响。例如，在n+注入（如源区注入）中，横向散射会导致n+掺杂区向沟道方向横向扩展，使有效沟道长度缩短，直接影响器件的阈值电压特性和短沟道效应，严重时可能导致器件无法关断。在场限环注入中，横向散射会使场限环的实际掺杂区展宽，导致终端电场分布偏离设计值，降低器件的击穿电压和可靠性。

4、因此，如何在离子注入工艺中有效抑制掺杂剂的横向散射，避免掺杂区展宽，从而保证器件的工作特性，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种半导体器件的制备方法、半导体器件、掩膜结构，以在离子注入工艺中有效抑制掺杂剂的横向散射，避免掺杂区展宽，保证器件的工作特性。

2、根据本技术的一方面，提供了一种半导体器件的制备方法，包括：

3、提供半导体本体；所述半导体本体具有第一表面；

4、在所述半导体本体的第一表面形成凹槽；所述凹槽位于所述半导体本体中预设注入区的至少一侧；

5、在所述半导体本体的第一表面以及所述凹槽中形成第一掩膜层，并对所述第一掩膜层进行图形化处理，形成暴露所述半导体本体的第一表面的注入窗口；

6、经所述注入窗口向所述半导体本体进行离子注入，在所述半导体本体的预设注入区形成掺杂区；其中，填充于所述凹槽中的所述第一掩膜层构成阻挡层，用于抑制离子注入过程中的横向散射。

7、可选的，所述在所述半导体本体的第一表面形成凹槽，包括：

8、在所述半导体本体的第一表面形成第一光刻胶层；

9、对所述第一光刻胶层进行图形化处理，形成暴露所述半导体本体的第一表面的第一开口；

10、以图形化后的所述第一光刻胶层为掩膜，刻蚀所述半导体本体，在所述第一开口对应的位置形成所述凹槽；

11、去除所述第一光刻胶层。

12、可选的，所述在所述半导体本体的第一表面形成凹槽，包括：

13、刻蚀所述预设注入区相对两侧的半导体本体，以在所述预设注入区的相对两侧形成所述凹槽；其中，所述凹槽的深度大于或等于所述预设注入区的深度。

14、可选的，所述在所述半导体本体的第一表面以及所述凹槽中形成第一掩膜层，包括：

15、在所述半导体本体的第一表面以及所述凹槽中沉积掩膜材料，形成所述第一掩膜层，所述掩膜材料包括氧化硅、氮化硅和金属中的至少一种；其中，所述第一掩膜层远离所述半导体本体一侧的表面在所述凹槽对应的区域形成有凹部。

16、可选的，所述对所述第一掩膜层进行图形化处理，形成暴露所述半导体本体表面的注入窗口，包括：

17、在所述第一掩膜层远离所述半导体本体一侧的表面形成第二光刻胶层；

18、对所述第二光刻胶层进行图形化处理，形成暴露所述凹槽区域所对应的所述第一掩膜层表面的第二开口；

19、以图形化后的所述第二光刻胶层为掩膜，刻蚀所述第一掩膜层，在所述第二开口对应的位置形成所述注入窗口；

20、去除所述第二光刻胶层。

21、可选的，所述经所述注入窗口向所述半导体本体进行离子注入，在所述半导体本体的预设注入区形成掺杂区之后，还包括：

22、在所述第一掩膜层远离所述半导体本体一侧的表面以及所述第一掩膜层暴露出的掺杂区的表面形成第二掩膜层；

23、去除位于所述凹槽中的第一掩膜层以及位于所述凹槽上方的第二掩膜层，以暴露出所述凹槽；

24、在所述凹槽中形成半导体填充层；

25、去除剩余的所述第二掩膜层和所述第一掩膜层。

26、可选的，所述去除位于所述凹槽中的第一掩膜层以及位于所述凹槽上方的第二掩膜层，以暴露出所述凹槽，包括：

27、在所述第二掩膜层远离所述半导体本体一侧的表面形成第三光刻胶层；

28、对所述第三光刻胶层进行图形化处理，形成暴露所述凹槽区域所对应的所述第二掩膜层表面的第三开口；

29、以图形化后的所述第三光刻胶层为掩膜，刻蚀所述第二掩膜层以及所述第一掩膜层，以暴露出所述凹槽；

30、去除所述第三光刻胶层。

31、可选的，去除剩余的所述第二掩膜层和所述第一掩膜层之后，还包括：

32、对所述掺杂区进行退火处理；

33、或者，在所述凹槽中形成半导体填充层之前，还包括：

34、对所述掺杂区进行退火处理。

35、根据本技术的另一方面，提供了一种半导体器件，通过本技术任一实施例所述的半导体器件的制备方法制备，所述半导体器件包括半导体本体；

36、所述半导体本体具有第一表面，所述半导体本体还包括掺杂区，所述掺杂区位于所述半导体本体的第一表面。

37、可选的，所述半导体本体包括多个掺杂区，至少一个掺杂区为欧姆接触区，和/或，至少一个掺杂区为场限环。

38、根据本技术的另一方面，提供了一种掩膜结构，包括：

39、掩膜层本体，具有相对的第一侧表面和第二侧表面，所述掩膜层本体中形成有至少一个贯穿所述第一侧表面和所述第二侧表面的注入窗口；其中，所述第二侧表面朝向待注入的半导体本体；

40、所述掩膜层本体的第二侧表面在所述注入窗口的至少一侧设有阻挡部，所述阻挡部自所述掩膜层本体的第二侧表面向远离所述第一侧表面的方向凸出延伸，所述阻挡部用于在离子注入过程中抑制离子横向散射，以使实际注入区域与所述注入窗口的图案一致。

41、可选的，所述阻挡部位于所述注入窗口的相对两侧。

42、可选的，所述掩膜层本体的第一侧表面在所述阻挡部对应的区域形成有凹部。

43、可选的，所述掩膜层本体的材料包括氧化硅、氮化硅和金属中的至少一种。

44、本技术提供的技术方案，通过在半导体本体的第一表面形成凹槽，并使凹槽位于预设注入区的至少一侧，再于半导体本体的第一表面及凹槽中形成第一掩膜层，使得填充于凹槽中的第一掩膜层构成阻挡层。该阻挡层在离子注入过程中从注入窗口的侧向对注入离子形成物理阻挡，有效抑制了掺杂剂向注入窗口边界之外的横向散射，提高了实际掺杂区与注入窗口的图案的一致性。因此，本技术在基本不增加工艺复杂度的情况下，通过掩膜层结构改进有效解决了高能量、高剂量离子注入中横向散射严重的技术难题，显著提升了半导体器件的电学性能和可靠性，保证了器件的工作特性。

45、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本技术的范围。本技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。