[发明专利]一种功率半导体器件的制作方法及功率半导体器件

说明书

本发明提供了一种功率半导体器件的制作方法及功率半导体器件，解决了碳化硅功率半导体容易沟槽底角形成电场集中，从而导致栅氧击穿失效的问题。功率半导体器件的制作方法包括：提供一衬底；在衬底上形成第一外延层；在第一外延层的上表面形成第一导电类型阱区；在第一导电类型阱区的部分区域形成第一导电类型掺杂层和第二导电类型掺杂层；在第一导电类型阱区的上表面形成第二外延层；刻蚀第二外延层、第一导电类型阱区、第一导电类型掺杂层和第二导电类型掺杂层以形成斜坡结构，斜坡结构沿第二外延层的侧壁向第二导电类型掺杂层延伸；在第二外延层的上表面形成栅氧层；在栅氧层上形成栅极和源极，在衬底远离第一外延层的一侧形成漏极。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种功率半导体器件的制作方法及功率半导体器件。

背景技术

碳化硅(SiC)是第三代宽禁带半导体材料，具有良好的物理性能和电学性能，非常适合用于制造电力电子器件，特别是高功率、高压和高温应用环境中具有广泛应用前景。

传统沟槽栅碳化硅功率半导体元胞结构如图1a和图1b所示。相比于传统平面栅碳化硅功率半导体元胞结构，传统沟槽栅碳化硅功率半导体元胞结构一方面有利于缩小元胞尺寸从而增加沟道密度，另一方面利用碳化硅功率半导体(11-20)面的高沟道反型迁移率。然而，由于沟槽栅碳化硅功率半导体体内的电场强度远高于硅沟槽栅功率半导体，当沟槽栅碳化硅功率半导体处于阻断状态时，容易在沟槽底角形成电场集中，从而导致栅氧击穿失效。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种功率半导体器件的制作方法及功率半导体器件，解决了碳化硅功率半导体容易沟槽底角形成电场集中，从而导致栅氧击穿失效的问题。

本发明一实施例提供的一种功率半导体器件的制作方法及功率半导体器件包括：

提供一衬底；

在所述衬底上形成第一外延层；

在所述第一外延层的上表面进行离子注入，以在所述第一外延层的部分区域形成第一导电类型阱区，所述第一导电类型阱区从所述第一外延层上表面的部分区域向所述衬底方向延伸预设深度；

对所述第一导电类型阱区的上表面进行离子注入，以在所述第一导电类型阱区的部分区域形成第一导电类型掺杂层和第二导电类型掺杂层，所述第一导电类型掺杂层和所述第二导电类型掺杂层位于所述第一导电类型阱区的部分上表面，且沿所述第一导电类型阱区的上表面向所述衬底方向延伸预设深度；所述第一导电类型掺杂层在所述第一导电类型阱区上的投影位于所述第一导电类型阱区的边缘处；所述第一导电类型阱区的上表面、所述第一导电类型掺杂层的上表面和所述第二导电类型掺杂层的上表面均位于同一平面。

在所述第一导电类型阱区的上表面、所述第一导电类型掺杂层的上表面和所述第二导电类型掺杂层的上表面形成第二外延层；

刻蚀所述第二外延层、所述第一导电类型阱区、所述第一导电类型掺杂层和所述第二导电类型掺杂层以形成斜坡结构，所述斜坡结构沿所述第二外延层的侧壁向所述第二导电类型掺杂层延伸；

在所述第二外延层的上表面、所述第一导电类型阱区的上表面、所述第一导电类型掺杂层的上表面和所述第二导电类型掺杂层的上表面形成栅氧层；

在所述栅氧层上形成栅极和源极，所述源极穿过所述栅氧层与所述第一导电类型掺杂层的上表面和所述第二导电类型掺杂层的上表面接触；

在所述衬底远离所述第一外延层的一侧形成漏极。

在一种实施方式中，所述对所述第一导电类型阱区的上表面进行离子注入，以在所述第一导电类型阱区的部分区域形成第一导电类型掺杂层和第二导电类型掺杂层的步骤包括：

在所述第一外延层的表面形成第一掩膜层；

在所述第一掩膜层上涂覆光刻胶，对所述光刻胶进行光刻显影以形成第一光刻图形；