[发明专利]N沟道积累型SiC IEMOSFET器件及制备方法

权利要求书

1.一种N沟道积累型IEMOSFET器件，自上而下包括栅极(1)、SiO₂隔离介质(2)、源极(3)、源区N⁺接触(4)、P⁺接触(5)、P^-外延层(7)、JFET区域(8)、P阱(9)、N^-漂移层(10)、N⁺衬底(11)和漏极(12)，其特征在于：在SiO₂隔离介质(2)与JFET区域(8)之间设有N^-外延积累层(6′)，以保证器件在工作状态下的导电沟道深度，减少表面散射对迁移率的影响。

2.根据权利要求1所述的N沟道积累型IEMOSFET器件，其特征是，所述N^-外延积累层(6′)，纵向位于SiO₂隔离介质(2)与JFET区域(8)之间，横向位于两个源区N⁺接触(4a)与(4b)之间。

3.根据权利要求1所述的N沟道积累型IEMOSFET器件，其特征是，所述N^-外延积累层(6′)的厚度为0.1μm～0.2μm。

4.根据权利要求1所述的N沟道积累型IEMOSFET器件，其特征是，所述栅电极(1)采用磷离子掺杂的多晶硅，掺杂浓度为5×10¹⁹cm^-3～1×10²⁰cm^-3。

5.根据权利要求1所述的N沟道积累型IEMOSFET器件，其特征是，所述SiO₂隔离介质(2)的厚度范围为50nm～100nm。

6.根据权利要求1所述的N沟道积累型IEMOSFET器件，其特征是，所述的P^-外延层(7)采用硼离子掺杂，掺杂浓度为1×10¹⁵cm^-3～1×10¹⁶cm^-3。

7.一种制备N沟道积累型IEMOSFET的方法，包括以下顺序：

(1)在N⁺碳化硅衬底片上生长8～9μm氮离子掺杂的N^-漂移层，掺杂浓度为1×10¹⁵cm^-3～2×10¹⁵cm^-3，外延温度为1570℃，压力为100mbar，反应气体是硅烷和丙烷，载运气体为纯氢气，杂质源为液态氮气；

(2)在氮离子掺杂的N^-漂移层上进行多次铝离子选择性注入，形成深度为0.5μm，掺杂浓度为3×10¹⁸cm^-3的P阱，注入温度为650℃；

(3)在整个碳化硅片正面外延生长厚度为0.4μm的铝离子掺杂的P^-外延层，掺杂浓度为1×10¹⁵cm^-3～1×10¹⁶cm^-3，外延温度为1570℃，压力为100mbar，反应气体是硅烷和丙烷，载运气体为纯氢气，杂质源为三甲基铝；

(4)在p阱中间区域进行多次氮离子选择性注入，形成深度为0.4μm，掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3的JFET区，注入温度为500℃；

(5)在整个碳化硅片正面外延生长0.1μm～0.2μm厚的氮离子掺杂的N^-外延积累层，掺杂浓度为4×10¹⁶cm^-3，外延温度为1570℃，压力为100mbar，反应气体是硅烷和丙烷，载运气体为纯氢气，杂质源为液态氮气；

(6)在氮离子掺杂的N^-外延积累层上先进行多次氮离子选择性注入，形成深度为0.25μm，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3的N⁺源区，注入温度为500℃；再在氮离子掺杂的N^-外延积累层上进行多次铝离子选择性注入，形成深度为0.5μm，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3的P⁺接触，注入温度为650℃；

(7)对整个碳化硅正面依次进行干氧氧化和湿氧氧化，形成50nm～100nm的SiO₂隔离介质，干氧氧化温度为1200℃，湿氧氧化温度为950℃；

(8)在SiO₂隔离介质上淀积形成200nm的磷离子掺杂的多晶硅栅，掺杂浓度为5×10¹⁹cm^-3～1×10²⁰cm^-3，淀积温度为600～650℃，淀积压强为60～80Pa，反应气体为硅烷和磷化氢，载运气体为氦气；

(9)淀积300nm/100nm的Al/Ti合金，作为源极和漏极的接触金属层，并在1100±50℃温度下的氮气气氛中退火3分钟形成欧姆接触。