[发明专利]一种碳化硅沟槽型JFET的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件及制作方法技术领域，特别涉及一种碳化硅沟槽型JFET（结型场效应晶体管，Junction Field Effect Transistor）的制作方法。

背景技术

双极型器件具有少数载流子电导率调制作用，因此双极型高压器件依旧具有非常低的导通电阻。但是，由于过剩载流子的存在，双极型器件的开关损耗很大，开关频率低。因此，双极型器件一般适用于高压低频开关场合。相反，单极型器件工作时没有过剩载流子存在，其开关损耗低，开关速率高。但是，单极型器件的导通电阻因没有少数载流子进行电导率的调制而变得很大。因此，单极型器件往往适用于低压高频开关场合。对硅器件而言，单极型器件的工作电压往往被限制在1000V以下。

碳化硅具有约10倍于硅的临界电场。同样电压规格的碳化硅器件与硅器件相比较而言，碳化硅器件的漂移层掺杂浓度为硅器件的100倍，碳化硅器件的漂移层厚度仅为硅器件的1/10，碳化硅器件的漂移层导通电阻较硅器件约低3个数量级。因此，碳化硅单极型器件能够适用于3000V以上的工作条件。碳化硅单极型器件包括肖特基二极管、JFET和MOSFET（金属-氧化物-半导体-场效应管）等。

单极型晶体管包括JFET和MOSFET。MOSFET存在着沟道迁移率低和栅氧化物可靠性差的问题。与之相比，JFET不需要栅氧化物，也不存在沟道迁移率降低的问题。

现有技术中，适用于高压的JFET通常为沟槽型JFET。制备沟槽型JFET时，通常采用刻蚀和离子注入的方式形成沟槽和栅。但是，该方法制备的沟槽型JFET存在沟道侧壁被注入离子的缺点。

如图1所示，沟槽型JFET的一种制备方法是在通过离子注入形成栅的过程中，不主动对沟道侧壁进行离子注入。该方法中用于注入的离子束是平行离子束。但是，由于存在着掩膜对离子束的散射作用以及用于注入的离子束并非绝对地垂直于晶圆表面，离子束往往会不可避免地对沟道侧壁造成不需要的注入，容易引起沟道的损伤和缺陷，使沟道的导通电阻增加。如图2所示，该方法的另一个缺点是沟道侧壁靠近源极的附近容易形成不可靠的重掺杂pn结，该不可靠的pn结容易被击穿，从而造成漏电。

如图3所示，沟槽型JFET的另一种制备方法是在通过离子注入形成栅的过程中，主动地对沟道侧壁进行离子注入。该方法中用于注入的离子束包括了带一定倾角的离子束，在对沟槽底部进行离子注入时同时对沟道侧壁进行掺杂，使沟道侧壁与沟槽底一起形成栅，例如美国专利US7479672和US7834376公开了该方法。该方法也存在沟道侧壁靠近源极的附近容易形成不可靠重掺杂pn结的缺点。沟道侧壁被注入离子后会带来晶格缺陷、减少沟道宽度，从而使沟道的导通电阻增大。另外，沟道侧壁被离子注入后将使栅极的pn结面积增加，并使栅源电容和栅漏电容增大，导致JFET的开关性能变差。

因此，需要一种能够克服上述缺陷，能够形成具有良好的沟道的沟槽型JFET的制作方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种碳化硅沟槽型JFET的制作方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

在SiC第一导电类型的衬底上依次外延生长第一导电类型的漂移层、第一导电类型的沟道层和第一导电类型的帽子层；

在帽子层上淀积第一掩膜层，并在该第一掩膜层中形成掩膜图形；

将形成有掩膜图形的第一掩膜层作为掩膜，刻蚀所述帽子层和沟道层至所述漂移层或略微进入所述漂移层，形成沟槽；

采用各向同性方法在所述沟槽底部、沟道侧壁和第一掩膜层上淀积第二掩膜层；

采用各向异性法刻蚀去除沟槽底部和第一掩膜层上的第二掩膜层；

对暴露的漂移层进行离子注入，在漂移层中形成第二导电类型的离子注入区以与漂移层形成pn二极管，所述第二导电类型与所述第一导电类型相反；

去除剩余的第一掩膜层和第二掩膜层以暴露帽子层、沟槽底部和沟道侧壁；

对得到的结构进行高温退火；在暴露的帽子层上、沟槽底部和沟道侧壁上淀积隔离层；

用光刻的方法至少部分地去除帽子层上和沟槽底部的隔离层，以至少部分地暴露每一帽子层和每一离子注入区；

分别在衬底的远离漂移层的一侧，暴露的帽子层和暴露的离子注入区上形成欧姆接触。

优选地，该方法进一步包括在所述衬底与所述漂移层之间外延生长缓冲层。

优选地，所述第一导电类型是n型，所述第二导电类型是p型；或者所述第一导电类型是p型，所述第二导电类型是n型。