[发明专利]一种具有部分高掺杂沟道4H-SiC金半场效应管的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于场效应晶体管技术领域，具体涉及一种具有部分高掺 杂沟道4H-SiC金半场效应管的制备方法。

背景技术

SiC材料具有宽带隙、高击穿电场、高的饱和电子迁移速度、高 热导率等突出的材料和电学特性，使其在高频高功率器件应用中，尤 其是高温、高压、航天、卫星等严苛环境下的高频高功率器件应用中 具有很大的潜力。在SiC同质异形体中，六角密堆积的纤锌矿结构的 4H-SiC的电子迁移率是6H-SiC的近三倍，因此4H-SiC材料在高频 高功率器件，尤其是金属半导体场效应晶体管(MESFET)应用中占 有主要地位。

目前，大多数文献致力于双凹陷4H-SiCMESFET结构的研究及 在此结构的基础上进行改进。该结构从下至上由4H-SiC半绝缘衬底、 P型缓冲层、N型沟道层和N+帽层堆叠而成，以该堆叠层为基础， 刻蚀N+帽层后形成凹陷的N型沟道层，栅的源侧一半长度向N型沟 道层内凹陷形成凹栅结构，凹陷的N型沟道层可通过反应离子刻蚀 RIE技术完成。

虽然上述双凹陷结构4H-SiCMESFET的击穿电压因栅的源侧一 半长度向N型沟道层内凹陷而增加，但饱和漏电流却没有得到实质 性提升。并且在实际情况下，反应离子刻蚀RIE的过程会在器件漂移 区表面形成晶格损伤，导致N型沟道层中载流子有效迁移率下降， 进而降低漏极电流，在电流输出特性上表现为饱和电流的退化。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，解决了现有技术存在的问题， 旨在提供一种制作工艺简单且能够提高输出电流和击穿电压，改善频 率特性的一种具有部分高掺杂沟道4H-SiC金半场效应管的制备方 法。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

一种具有部分高掺杂沟道4H-SiC金半场效应管的制备方法，包 括如下步骤：

步骤1)对4H-SiC半绝缘衬底(1)进行清洗，以去除衬底表面 污物；

步骤2)在4H-SiC半绝缘衬底(1)上外延生长0.5μm厚的SiC 层，同时经乙硼烷B₂H₆原位掺杂，形成浓度为1.4×10¹⁵cm^-3的P型缓 冲层(2)；

步骤3)在P型缓冲层(2)上外延生长0.4μm-0.5μm厚的SiC 层，同时经N₂原位掺杂，形成浓度为3×10¹⁷cm^-3的N型沟道层(3)；

步骤4)在N型沟道层(3)上外延生长0.2μm厚的SiC层，同 时经N₂原位掺杂，形成浓度为2.0×10¹⁹cm^-3的N⁺型帽层；

步骤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；

步骤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(6)和漏电极(7)；

步骤7)对源电极(6)和漏电极(7)之间的N⁺型帽层进行光刻、 刻蚀，形成凹沟道区域，即左侧沟道(8)和右侧沟道(9)；

步骤8)在凹沟道上依次进行光刻和隔离注入，对凹沟道区域正 下方N型沟道区域进行重掺杂，形成沟道重掺杂区域(11)；

步骤9)对源电极(6)和漏电极(7)之间距离源极帽层内侧0.5μm 的凹沟道进行光刻、刻蚀，刻蚀厚度为0.05μm，刻蚀长度为0.35μm， 形成栅区域；

步骤10)对栅区域进行光刻、磁控溅射和金属剥离，形成0.7μm 长的栅区域(10)；

步骤11)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。

进一步的，所述步骤1)中的清洗过程为：

a、用蘸有甲醇的棉球将衬底仔细清洗两、三次，以除去表面各 种尺寸的SiC颗粒；

b、将4H-SiC半绝缘衬底(1)在H₂SO₄:HNO₃＝1:1中超声5分钟；