[发明专利]一种可调节阈值电压的平面型碳化硅MOSFET及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可调节阈值电压的平面型碳化硅MOSFET及其制备方法，属于半导体的技术领域，该平面型碳化硅MOSFET通过将N+区在栅极下的边缘部分的掺杂浓度降低，以在N+区边缘形成一个低注入剂量区，同时，该平面型碳化硅MOSFET的制备方法，其通过在传统的高剂量N+注入步骤前，增加一次低剂量自对准注入，进而在N+区边缘形成一个低注入剂量区，进而降低在低栅压下的源漏电流，以实现从技术上提高阈值电压，同时又不显著影响器件的导通电阻，解决了目前面临阈值电压和导通电阻相矛盾的问题。

技术领域

本发明属于半导体的技术领域，具体而言，涉及一种可调节阈值电压的平面型碳化硅MOSFET及其制备方法。

背景技术

碳化硅是一种新的半导体材料，和之前的硅以及砷化镓等主要半导体材料相比，具有禁带宽度大、电场强度高、导热性好等特点，特别适合高压（大于600V)高频功率器件。碳化硅MOSFET在近年来，开始替代传统的硅IGBT器件，其中，平面型（Planar）碳化硅MOSFET由于工艺简单，出现较早，积累的应用经验较多而得到比较广泛的应用。如图1所示，其是一个典型的平面型碳化硅MOSFET剖面的相关结构示意图。

图1为典型的平面型碳化硅MOSFET剖面的相关结构，其结构中主要包括N-，P井，N+，栅氧和多晶硅栅，其中，令AB为沟道两端，则AB间距即为沟道长度。

但是，与硅IGBT相比，目前平面型碳化硅MOSFET还存在一些问题。其中，阈值电压（Vth) 和工作电压相比较低是比较突出的问题，阈值电压在原理上是MOSFET器件开启（从高阻变为低阻）时的栅极电压。从技术上，一般定义为漏极和栅极短接的情况下，增加栅压直到源漏电流到达某个毫安量值（比如：10毫安）时为止，此时的栅极电压即为阈值电压。目前对于典型的几十mΩ的平面型Mosfet，额定阈值电压的低限可达2.5V。由于平面型碳化硅MOSFET的沟道迁移率还不理想，因此，在应用中往往需要加比较高的栅极电压（Vg，20V以上）才能得到较低的导通电阻（Rdson，典型值为几十mΩ)，因此，产生栅极驱动电压噪音水平也较高。在另一方面，为了降低导通电阻，关键的栅极结构的设计参数有：

1）栅氧厚度越低越好（目前为50nm左右）；

2）P井在沟道深度的注入浓度越低越好；

3）沟道长度越短越好（目前为0.5um左右，但是这些要求都会导致阈值电压变低。）

因此，目前平面型碳化硅MOSFET器件所面临的问题是阈值电压和导通电阻的矛盾。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种可调节阈值电压的平面型碳化硅MOSFET及其制备方法以达到在不显著影响沟道的导通电阻的情况下，增加其阈值电压的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种可调节阈值电压的平面型碳化硅MOSFET，其包括N-漂移区、P井、N+区和栅极层，所述P井内嵌于N-漂移区，N+区内嵌于P井内，且N-漂移区、P井和N+区的一侧共同形成一平面，在平面上堆叠栅极层，栅极层下P井的上表面处设有沟道区；所述栅极层包括依次堆叠的栅氧和多晶硅栅极，还包括：

设于N+区两侧边缘的低注入区，所述低注入区位于P井与N+区之间的交界处且低注入区所在区域不超过所述栅极层在N+区上方的覆盖区域；

其中，所述低注入区的掺杂浓度低于N+区的掺杂浓度。

进一步地，所述N+区两侧的低注入区呈对称布置。

进一步地，所述N+区采用氮或磷离子注入。

在本发明中还提供了一种可调节阈值电压的平面型碳化硅MOSFET的制备方法，该制备方法是基于平面型碳化硅MOSFET制备工序中完成P井注入后，其包括：