本發明專利技術涉及碳化硅器件領域，公開了一種多次外延平面型碳化硅場效應管結構及其制造工藝，包括N型碳化硅襯底(102)，N型碳化硅襯底(102)的上表面設有外延層，外延層包括由下至上設置的N型碳化硅外延層(103)和P型碳化硅外延層(104)，N型碳化硅外延層(103)上設有P+注入區(105)、N+注入區(106)和JFET注入區(107)，還包括金屬硅化物層(108)，金屬硅化物層(108)與P+注入區(105)、N+注入區(106)歐姆接觸。本發明專利技術提高了溝道區的電子遷移率，減少了溝道區的電阻，提高了器件的功率密度；可以有效的減少界面態缺陷密度，可以優化柵極可靠性；有源區金屬硅化物工藝，有效的縮小了器件的尺寸。有效的縮小了器件的尺寸。有效的縮小了器件的尺寸。
【技術實現步驟摘要】
一種多次外延平面型碳化硅場效應管結構及其制造工藝
[0001]本專利技術涉及碳化硅器件領域，尤其涉及了一種多次外延平面型碳化硅場效應管結構及其制造工藝。
技術介紹
[0002]碳化硅由于化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好，除作磨料用外，還有很多其他用途，例如：以特殊工藝把碳化硅粉末涂布于水輪機葉輪或汽缸體的內壁，可提高其耐磨性而延長使用壽命1～2倍；用以制成的高級耐火材料，耐熱震、體積小、重量輕而強度高，節能效果好。低品級碳化硅(含SiC約85％)是極好的脫氧劑，用它可加快煉鋼速度，并便于控制化學成分，提高鋼的質量。此外，碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。
[0003]碳化硅的硬度很大，莫氏硬度為9.5級，僅次于世界上最硬的金剛石(10級)，具有優良的導熱性能，是一種半導體，高溫時能抗氧化。
[0004]在Si材料已經接近理論性能極限的今天，SiC功率器件因其高耐壓、低損耗、高效率等特性，一直被視為“理想器件”而備受期待。然而，相對于以往的Si材質器件，SiC功率器件在性能與成本間的平衡以及其對高工藝的需求，將成為SiC功率器件能否真正普及的關鍵。
[0005]碳化硅本身為一種極性晶體，不同極性面皆可能對電性能(熱電性能、鐵電性能)、生長性能等特性有所影響。而對于采用碳化硅(SiC)材料做成的平面式功率金屬氧化物半導體場效晶體管(MOSFET)而言，未來器件的方向包括：一、做溝槽柵，溝槽型碳化硅MOSFET器件作為公認的下一代碳化硅功率半導體器件，相比于平面型器件具有更低的比導通電阻和導通壓降，但是溝槽刻蝕工藝、溝槽氧化工藝、溝槽柵氧保護設計方法等技術難度較大；二、為平面柵縮小器件尺寸，特別是減少溝道電阻占比，又可以降低柵極電容，工藝技術上更加容易實現。但現有的平面式SiC MOSFET的器件，因碳化硅晶體材料的特性，溝道區經過工藝之后，遷移率受到影響，所以目前平面式SiC MOSFET器件溝道電阻大。本專利技術能在現有平面柵的工藝上減少溝道電阻的占比，提高溝道電子遷移率，能夠集成更高的器件密度，有更好的器件性能的提升。
[0006]目前，專利號為202080055783.7的專利技術專利，還存在工藝復雜，性能不佳的缺陷。
技術實現思路
[0007]本專利技術針對現有技術中的缺點，提供了一種多次外延平面型碳化硅場效應管結構及其制造工藝。
[0008]為了解決上述技術問題，本專利技術通過下述技術方案得以解決：
[0009]一種多次外延平面型碳化硅場效應管結構，包括N型碳化硅襯底，N型碳化硅襯底的下表面設有漏極電極，N型碳化硅襯底的上表面設有外延層，外延層上還設有依次向上排布的柵極結構和源極結構，外延層包括由下至上設置的N型碳化硅外延層和P型碳化硅外延
層，N型碳化硅外延層上設有P+注入區、N+注入區和JFET注入區，P+注入區、N+注入區相互接觸，位于JFET注入區與P+注入區和N+注入區之間間隔處的P型碳化硅外延層為溝道區，還包括金屬硅化物層，金屬硅化物層與P+注入區、N+注入區歐姆接觸。
[0010]作為優選，金屬硅化物層的下表面與P+注入區接觸，金屬硅化物層的側面與N+注入區接觸。
[0011]作為優選，柵極結構包括由下至上依次層疊的柵極氧化層和柵極材料層，柵極氧化層的下表面與JFET注入區、P型碳化硅外延層和部分N+注入區接觸。
[0012]作為優選，還包括源極導電材料層，源極導電材料層設在金屬硅化物層上。
[0013]作為優選，還包括柵極導電材料層，柵極導電材料層設在柵極材料層上。
[0014]作為優選，還包括絕緣介質層，絕緣介質層包覆在柵極氧化層、柵極材料層和N+注入區外并隔離源極導電材料層和柵極導電材料層。
[0015]作為優選，N型碳化硅襯底的下表面設有漏極導電材料層，漏極電極設置在漏極導電材料層上。
[0016]作為優選，N型碳化硅外延層的左右兩側均設有P+注入區和N+注入區，JFET注入區設在N型碳化硅外延層的中部。
[0017]一種多次外延平面型碳化硅場效應管的制造工藝，包括以下步驟：
[0018]1)在N型碳化硅襯底上形成N型碳化硅外延層；
[0019]2)在N型碳化硅外延層上形成P型碳化硅外延層；
[0020]3)在P型碳化硅外延層上形成第一阻擋層，在未形成第一阻擋層的P型碳化硅外延層上表面上依次注入形成P+注入區和N+注入區，P+注入區與N型碳化硅外延層接觸，后去除第一阻擋層；
[0021]4)在P型碳化硅外延層上形成第二阻擋層，在未形成第二阻擋層的P型碳化硅外延層上表面上使用JFET掩模版注入形成JFET注入區，JFET注入區下表面與N型碳化硅外延層接觸，后去除第二阻擋層；
[0022]5)在P型碳化硅外延層、JFET注入區和部分N+注入區上形成柵極氧化層，在柵極氧化層上沉積形成柵極材料層；
[0023]6)在N+注入區上形成金屬硅化物，金屬硅化物與其下方的P+注入區和側面的N+注入區形成有效的空穴的歐姆接觸；
[0024]7)在金屬硅化物上沉積源極導電材料層，在N型碳化硅襯底下表面上沉積漏極導電材料層，在柵極材料層上沉積柵極導電材料層；
[0025]8)源極導電材料層、漏極導電材料層和柵極導電材料層分別引出源極電極、漏極電極和柵極電極。
[0026]一種多次外延平面型碳化硅場效應管的制造工藝，包括以下步驟：
[0027]1)在N型碳化硅襯底上形成N型碳化硅外延層；
[0028]2)在N型碳化硅外延層上形成P型碳化硅外延層；
[0029]3)在P型碳化硅外延層上形成第一阻擋層，在未形成第一阻擋層的P型碳化硅外延層上表面上依次注入形成P+注入區和N+注入區，P+注入區與N型碳化硅外延層接觸；
[0030]4)利用步驟3)中形成的第一阻擋層進行高能量斜注入形成JFET注入區，JFET注入區下表面與N型碳化硅外延層接觸，后去除第一阻擋層；
[0031]5)在P型碳化硅外延層、JFET注入區和部分N+注入區上形成柵極氧化層，在柵極氧化層上沉積形成柵極材料層；
[0032]6)在N+注入區上形成金屬硅化物，金屬硅化物與其下方的P+注入區和側面的N+注入區形成有效的空穴的歐姆接觸；
[0033]7)在金屬硅化物上沉積源極導電材料層，在N型碳化硅襯底下表面上沉積漏極導電材料層，在柵極材料層上沉積柵極導電材料層；
[0034]8)源極導電材料層、漏極導電材料層和柵極導電材料層分別引出源極電極、漏極電極和柵極電極。
[0035]本專利技術由于采用了以上技術方案，具有顯著的技術效果：本申請通過P型碳化硅外延層作為溝道區，減少了工藝造成的缺陷，提高了溝道區的電子遷移率，減少了溝道區的電阻，提高了器件的功率密度；P型碳化硅外延層表面低缺陷率與其上形成的柵極氧化層，可以有效的減少界面態缺陷密度，可以優化柵極可靠性；在有源區采用了金屬硅化物工藝，形成歐姆接觸的硅化物(silici本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種多次外延平面型碳化硅場效應管結構，包括N型碳化硅襯底(102)，N型碳化硅襯底(102)的下表面設有漏極電極，N型碳化硅襯底(102)的上表面設有外延層，外延層上還設有柵極結構和源極結構，其特征在于：外延層包括由下至上設置的N型碳化硅外延層(103)和P型碳化硅外延層(104)，N型碳化硅外延層(103)上設有P+注入區(105)、N+注入區(106)和JFET注入區(107)，P+注入區(105)、N+注入區(106)相互接觸，位于JFET注入區(107)與P+注入區(105)和N+注入區(106)之間間隔處的P型碳化硅外延層(104)為溝道區，還包括金屬硅化物層(108)，金屬硅化物層(108)與P+注入區(105)、N+注入區(106)歐姆接觸。2.根據權利要求1所述的一種多次外延平面型碳化硅場效應管結構，其特征在于：金屬硅化物層(108)的下表面與P+注入區(105)接觸，金屬硅化物層(108)的側面與N+注入區(106)接觸。3.根據權利要求1所述的一種多次外延平面型碳化硅場效應管結構，其特征在于：柵極結構包括由下至上依次層疊的柵極氧化層(109)和柵極材料層(110)，柵極氧化層(109)的下表面與JFET注入區(107)、P型碳化硅外延層(104)和部分N+注入區(106)接觸。4.根據權利要求3所述的一種多次外延平面型碳化硅場效應管結構，其特征在于：還包括源極導電材料層(112)，源極導電材料層(112)設在金屬硅化物層(108)上。5.根據權利要求4所述的一種多次外延平面型碳化硅場效應管結構，其特征在于：還包括柵極導電材料層(113)，柵極導電材料層(113)設在柵極材料層(110)上。6.根據權利要求5所述的一種多次外延平面型碳化硅場效應管結構，其特征在于：還包括絕緣介質層(111)，絕緣介質層(111)包覆在柵極氧化層(109)、柵極材料層(110)和N+注入區(106)外并隔離源極導電材料層(112)和柵極導電材料層(113)。7.根據權利要求1所述的一種多次外延平面型碳化硅場效應管結構，其特征在于：N型碳化硅襯底(102)的下表面設有漏極導電材料層(101)，漏極電極設置在漏極導電材料層(101)上。8.根據權利要求1所述的一種多次外延平面型碳化硅場效應管結構，其特征在于：N型碳化硅外延層(103)的左右兩側均設有P+注入區(105)和N+注入區(106)，JFET注入區(107)設在N型碳化硅外延層(103)的中部。9.一種多次外延平面型碳化硅場效應管的制造工藝，其特征在于：包括以下步驟：1)在N型碳化硅襯底(102)上形成N型碳化硅外延層(103)；2)在N型碳化...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃興，劉進，羅航，王麗萍，汪劍華，
申請(專利權)人：派恩杰半導體杭州有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。