[发明专利]4H-SiC金属半导体场效应晶体管

权利要求书

1.一种4H‐SiC金属半导体场效应晶体管，自下而上包括4H‐SiC半绝缘衬底(1)、P型缓冲层(2)、N型沟道层(3)，N型沟道层(3)的两侧分别为源极帽层(5)和漏极帽层(6)，源极帽层(5)和漏极帽层(6)表面分别是源电极(10)和漏电极(11)，N型沟道层(3)上方且靠近源极帽层(5)的一侧形成栅电极(4)，栅电极(4)与源极帽层(5)之间形成凹陷栅源漂移区(9)，栅电极(4)与漏极帽层(6)之间形成凹陷栅漏漂移区(7)，其特征在于，凹陷栅漏漂移区(7)的表面设有横向PN结(8)，用于提高击穿电压和稳定输出电流。

2.根据权利要求1所述的4H‐SiC金属半导体场效应晶体管，其特征在于所述横向PN结(8)的长度与凹陷栅漏漂移区(7)的长度相等，即1μm。

3.根据权利要求1所述的4H‐SiC金属半导体场效应晶体管，其特征在于所述横向PN结(8)的P区和N区掺杂浓度与P型缓冲层(2)掺杂浓度相等，即1.4×10¹⁵cm^‐3。

4.一种4H‐SiC金属半导体场效应晶体管的制作方法，包括如下步骤：

1)对4H‐SiC半绝缘衬底(1)进行清洗，以清洁表面；

2)在半绝缘衬底(1)上外延生长0.5μm厚的SiC层，并经原位掺杂硼形成浓度为1.4×10¹⁵cm^‐3的P型缓冲层(2)；

3)在P型缓冲层(2)上外延生长0.25μm厚的SiC层，并经原位掺杂氮形成浓度为3.0×10¹⁷cm^‐3的N型沟道层(3)；

4)在N型沟道层(3)上外延生长0.2μm厚的SiC层，并经原位掺杂氮形成浓度为1.0×10²⁰cm^‐3的N⁺型帽层；

5)在N⁺型帽层上依次进行光刻和隔离注入，形成隔离区和有源区；

6)对有源区依次进行源漏光刻、磁控溅射、金属剥离和高温合金，形成0.5μm长的源电极(10)和漏电极(11)；

7)对源电极(10)和漏电极(11)之间的N⁺型帽层再进行光刻、刻蚀，形成刻蚀深度和长度分别为0.2μm和2.2μm的凹沟道；

8)对凹沟道进行光刻、刻蚀，形成深度和长度分别为0.05μm和1μm的凹陷栅漏漂移区(7)；

9)在凹陷栅漏漂移区(7)表面外延0.04‐0.05μm厚的N^‐SiC层，并经原位掺杂氮形成的浓度为1.4×10¹⁵cm^‐3；

10)光刻N^‐SiC层，并经铝离子注入形成0.45‐0.5μm长的P区，其浓度为1.4×10¹⁵cm^‐3，形成横向PN结(8)；

11)对横向PN结(8)和源电极(10)之间的凹沟道进行光刻、刻蚀，形成0.15μm长的凹陷栅源漂移区(9)及0.35μm长的凹栅，刻蚀深度为0.05μm；

12)对横向PN结(8)和凹陷栅源漂移区(9)之间的凹沟道依次进行光刻、磁控溅射和金属剥离，形成0.7μm长的栅电极(4)；

13)对所形成的4H‐SiC金属半导体场效应晶体管表面进行钝化、反刻，形成电极压焊点，完成器件的制作。