[发明专利]一种碳化硅开关器件及制作方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件领域，尤其涉及一种碳化硅开关器件及制作方法。

背景技术

SiC材料禁带宽度大、击穿电场高、饱和漂移速度和热导率大，这些材料优越性使其成为制作高功率、高频、耐高温、抗辐射器件的理想材料。碳化硅MOSFET器件具有击穿电压高、电流密度大、驱动电路与硅IGBT近似的一系列优点，因此发展前景非常广泛。

同时碳化硅是唯一可以通过自身氧化实现高质量栅氧化层的宽禁带半导体材料，但目前碳化硅热氧化技术尚不成熟，形成的沟道迁移率非常低，进而导致沟道电阻在电流流通路径上所占电阻比例非常大，严重制约了器件的导通性能提高。

为实现较好的导电性能，降低导通电阻，碳化硅MOSFET通常采用较短的沟道长度，但过短的沟道长度，光刻方法无法满足沟道加工的要求，元胞两侧沟道长度很难完全对称。元胞两侧沟道长度的不对称将带来器件可靠性问题，同时沟道长度需要保留足够的冗余以保障器件在阻断状态下不发生贯穿。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种碳化硅开关器件及制作方法。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种碳化硅开关器件，具体包括：碳化硅衬底上方为第一掺杂类型层，第一掺杂类型层上方包括第二掺杂类型离子注入形成的第二离子注入层、第一掺杂类型离子注入形成第一离子注入层、第一掺杂类型离子注入形成第三离子注入层和第二掺杂类型离子注入形成第四离子注入层；离子注入层上方为介质层，介质层上方为栅电极，栅电极上方为隔离介质；离子注入层上方设置源极欧姆接触金属，碳化硅衬底下方设置漏极欧姆接触金属；器件上方设置源极加厚金属。

进一步地，第一离子注入层的掺杂浓度小于第二离子注入层的掺杂浓度。

进一步地，第二离子注入层包括两个注入区，第一离子注入层包括三个注入区；

第一离子注入层中间注入区的宽度大于第二离子注入层两个注入区之间的间距；第一离子注入层两侧注入区与中间注入区形成两个沟道区；

第一离子注入层注入深度小于第二离子注入层注入深度。

进一步地，第三离子注入层注入深度小于第二离子注入层注入深度，包括两个注入区，分别与第一离子注入层两侧注入区相邻；

第四离子注入层注入深度小于第二离子注入层注入深度，包括两个注入区，分别与第三离子注入层两侧注入区相邻。

进一步地，第一掺杂类型为N型掺杂，第二掺杂类型为P型掺杂；或者第一掺杂类型为P型掺杂，第二掺杂类型为N型掺杂。

进一步地，源极区域由第四离子注入层和第三离子注入层组合形成；其中，第三离子注入层表面浓度较高，第四离子注入层表面浓度较低。

进一步地，介质层宽度不大于第一离子注入层宽度；栅电极宽度不大于介质层宽度。

一种碳化硅开关器件的制作方法，具体包括以下步骤：

(1)在碳化硅衬底上生长第一掺杂类型层；

(2)在第一掺杂类型层上进行第二掺杂类型离子注入形成第二离子注入层；

(3)在第一掺杂类型层上进行第一掺杂类型离子注入形成第一离子注入层；

(4)在第一掺杂类型层上进行第一掺杂类型离子注入形成第三离子注入层；

(5)在第一掺杂类型层上进行第二掺杂类型离子注入形成第四离子注入层，并高温退火；

(6)在离子注入层上方生长介质层；

(7)在介质层上制作栅电极；

(8)制作隔离介质；

(9)制作源极欧姆接触金属和漏极欧姆接触金属；

(10)制作源极加厚金属。

有益效果：本发明通过增添一次离子注入的方法实现了碳化硅开关器件导电沟道由同一层离子注入定义，避免了两侧沟道长度不一致引起的导通能力下降及器件可靠性降低。

附图说明

图1是在碳化硅衬底上生长第一掺杂类型层的示意图；

图2是在第一掺杂类型层上进行第二掺杂类型离子注入形成第二离子注入层的示意图；

图3是在第一掺杂类型层上进行第一掺杂类型离子注入形成第一离子注入层的示意图；

图4是在第一掺杂类型层上进行第一掺杂类型离子注入形成第三离子注入层的示意图；

图5是在第一掺杂类型层上进行第二掺杂类型离子注入形成第四离子注入层的示意图；

图6是生长介质层的示意图；

图7是制作栅电极的示意图；

图8是制作隔离介质的示意图；

图9是制作源极欧姆接触金属和漏极欧姆接触金属的示意图；

图10是制作源极加厚金属的示意图。