[发明专利]一种碳化硅MOSFET器件及其制备方法在审

专利信息
申请号: 201811290910.2 申请日: 2018-10-31
公开(公告)号: CN109309127A 公开(公告)日: 2019-02-05
发明(设计)人: 邵锦文;侯同晓;孙致祥;贾仁需;元磊;张秋洁;刘学松 申请(专利权)人: 秦皇岛京河科学技术研究院有限公司
主分类号: H01L29/78 分类号: H01L29/78;H01L29/423;H01L21/04
代理公司: 西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙) 61230 代理人: 张晓
地址: 066004 河北省秦皇岛市市辖区经*** 国省代码: 河北;13
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摘要:
搜索关键词: 栅氧化层 沟道 碳化硅MOSFET 源极 边缘位置 依次层叠 多晶硅 隔离槽 漏极 制备 对称
【权利要求书】:

1.一种碳化硅MOSFET器件,其特征在于,由下向上依次层叠设置的漏极(1)、N型SiC衬底层(2)、N型漂移层;

以及JFET区(5)、沟道(6)、P阱(7),依次位于所述N型漂移层上,所述P阱(7)的厚度小于所述沟道(6)的厚度;

P型接触区(8)、N型接触区(9),均位于所述P阱(7)上,且所述P型接触区(8)位于所述P阱(7)上的边缘位置,所述P型接触区(8)、所述N型接触区(9)和所述沟道(6)依次接触;

源极(10),位于所述P型接触区(8)和部分所述N型接触区(9)上;

第一SiO2栅氧化层(11),位于部分所述N型接触区(9)和所述沟道(6)上;

隔离槽(14),位于N型接触区(9)上,且位于所述源极(10)和所述第一SiO2栅氧化层(11)之间;

第二SiO2栅氧化层(12),位于JFET区(5)上;

多晶硅(13),位于所述第一SiO2栅氧化层(11)和所述第二SiO2栅氧化层(12)上。

2.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET器件,其特征在于,所述N型漂移层包括缓冲层(3)和N型外延层(4),其中,所述N型漂移层厚度为10~13μm、氮离子掺杂浓度为1×1015cm-3~9×1015cm-3

3.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET器件,其特征在于,所述P阱(7)深度为0.5~0.8μm,掺杂浓度为1×1018cm-3~5×1018cm-3

4.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET器件,其特征在于,所述P型接触区(8)的结深为0.2~0.3μm,掺杂浓度为1×1019cm-3~5×1019cm-3

5.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET器件,其特征在于,所述N型接触区(9)的结深为0.2~0.3μm,掺杂浓度为1×1019cm-3~5×1019cm-3

6.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET器件,其特征在于,所述第一SiO2栅氧化层(11)的厚度为40~60nm。

7.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET器件,其特征在于,所述第二SiO2栅氧化层(12)的厚度为100~200nm。

8.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET器件,其特征在于,所述多晶硅(13)的厚度为0.4~0.6μm,掺杂浓度为1×1020cm-3~3×1020cm-3

9.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET器件,其特征在于,所述源极(10)和所述漏极(1)的材料为Ti/Al合金,其中,Ti的厚度为30~100nm,Al的厚度为100~300nm。

10.一种碳化硅MOSFET器件的制备方法,包括:

S1、在N型SiC衬底层(2)上形成缓冲层(3);

S2、在所述缓冲层(3)上形成N型外延层(4);

S3、在所述N型外延层(4)上一部分进行铝离子注入形成P阱(7),在所述N型外延层(4)上另一部分形成JFET区(5);

S4、在所述P阱(7)上进行铝离子注入,形成P型接触区(8),其中,所述P型接触区(8)下沉至所述P阱(7)内,形成于所述P阱(7)内部一边;

S5、在所述P阱(7)上进行氮离子注入,形成N型接触区(9),其中,所述N型接触区(9)下沉至所述P阱(7)内;且所述N型接触区(9)形成于所述P型接触区(8)的旁边,所述P阱(7)另一边形成沟道(6);

S6、在所述P型接触区(8)、所述N型接触区(9)、所述沟道(6)和所述JFET区(5)上生长100~200nm厚的第二SiO2栅氧化层(12);

S7、刻蚀去除所述JFET区(5)上方以外的所述第二SiO2栅氧化层(12);

S8、在1200℃~1350℃温度下,在所述P型接触区(8)、所述N型接触区(9)和所述沟道(6)上生长40~60nm厚的第一SiO2栅氧化层(11);

S9、在所述第一SiO2栅氧化层(11)和所述第二SiO2栅氧化层(12)上,采用低压化学气相淀积法淀积厚度为0.4~0.6μm的多晶硅(13);

S10、采用干法刻蚀工艺,刻蚀掉位于所述P型接触区(8)和部分所述N型接触区(9)上的所述第一SiO2栅氧化层(11)和所述多晶硅(13);

S11、在所述P型接触区(8)和部分所述N型接触区(9)上淀积Ti/Al合金,作为欧姆接触金属,并在800℃~1000℃氮气氛围中退火2~5min形成源极(10)的欧姆接触;其中,所述源极(10)与所述第一SiO2栅氧化层(11)形成在所述N型接触区(9)上的隔离槽(14)两侧;

S12、在N型SiC衬底(2)背面淀积Ti/Al合金,作为欧姆接触金属,并在800℃~1000℃氮气氛围中退火2~5min形成漏极(1)的欧姆接触。

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