【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及半導(dǎo)體，尤其涉及一種碳化硅金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（metal-oxide-semiconductor?field-effect?transistor，mosfet）器件及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、碳化硅作為寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有高臨界擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度、高飽和電子遷移率、高熱導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn)，在電力電子器件領(lǐng)域具有極大的材料優(yōu)勢(shì)。溝槽型碳化硅mosfet與平面垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體（vertical?double-diffused?metal-oxide-semiconductor，vdmos）器件相比，導(dǎo)電溝道位于垂直方向，消除了vdmos的寄生結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管（junction?field-effect?transistor，jfet）電阻，減小了元胞尺寸，提高了元胞密度，從而使得電流密度顯著提高，大幅度降低了器件的導(dǎo)通電阻。
2、目前，通常采用非對(duì)稱(chēng)溝槽mosfet器件和雙溝槽mosfet器件，非對(duì)稱(chēng)溝槽mosfet器件的柵溝槽一側(cè)用于導(dǎo)電，另一側(cè)用于制作p+屏蔽區(qū)，然而，在非對(duì)稱(chēng)溝槽mosfet器件導(dǎo)通時(shí)，p+屏蔽區(qū)和n型外延層會(huì)形成耗盡區(qū)，極大地縮小了電子電流的流通路徑，增加了mosfet器件的導(dǎo)通電阻；雙溝槽mosfet器件，引入柵極溝槽和源極溝槽，然而，在柵極溝槽中心仍然具有較大的柵氧化層電場(chǎng)強(qiáng)度，對(duì)柵氧化層的電場(chǎng)保護(hù)不夠，特別是拐角處的柵氧化層容易被電場(chǎng)擊穿。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例的目的是提供一種碳化硅mosfet器件及其制
2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：
3、本專(zhuān)利技術(shù)第一方面提供一種碳化硅mosfet器件，碳化硅mosfet器件包括從下到上依次設(shè)置的碳化硅結(jié)構(gòu)、n-型第二碳化硅外延層和層間絕緣介質(zhì)；
4、碳化硅結(jié)構(gòu)的頂層區(qū)域設(shè)置有周期性排列的第一周期性結(jié)構(gòu)和第二周期性結(jié)構(gòu)，第一周期性結(jié)構(gòu)包括第一n型摻雜區(qū)、n+型第一源區(qū)和第一p型摻雜區(qū)，第二周期性結(jié)構(gòu)包括第二n型摻雜區(qū)和第二p型摻雜區(qū)；
5、p型體區(qū)，形成于n-型第二碳化硅外延層的中間頂層區(qū)域，n+型第二源區(qū)，形成于p型體區(qū)的中間頂層區(qū)域；
6、源極溝槽，形成于n-型第二碳化硅外延層的兩側(cè)區(qū)域內(nèi)，源極溝槽貫穿n-型第二碳化硅外延層下端并延伸至第一p型摻雜區(qū)和第二p型摻雜區(qū)內(nèi)，源極溝槽的外側(cè)設(shè)置有p型源區(qū)，源極溝槽的內(nèi)部設(shè)置有源極金屬；
7、柵極溝槽從n+型第二源區(qū)的上表面中間區(qū)域向下延伸，并依次貫穿n+型第二源區(qū)、p型體區(qū)、n-型第二碳化硅外延層到第一p型摻雜區(qū)和第二p型摻雜區(qū)內(nèi)，柵極溝槽的內(nèi)部設(shè)置有柵氧化層，并淀積多晶硅作為柵極，柵氧化層的下表面與部分第一p型摻雜區(qū)、部分第一n型摻雜區(qū)和部分n+型第一源區(qū)接觸，或者，柵氧化層的下表面與部分第二n型摻雜區(qū)接觸。
8、本專(zhuān)利技術(shù)第二方面提供一種碳化硅mosfet器件的制備方法，包括：
9、選取n+型碳化硅襯底，在n+型碳化硅襯底上淀積n-型第一碳化硅外延層；
10、在n-型第一碳化硅外延層上淀積氧化層，通過(guò)光刻工藝、刻蝕工藝和離子注入的方式，在n-型第一碳化硅外延層的頂層區(qū)域內(nèi)兩側(cè)形成p型摻雜區(qū)，p型摻雜區(qū)包括第一p型摻雜區(qū)和第二p型摻雜區(qū)；
11、在兩側(cè)的第一p型摻雜區(qū)之間形成第一n型摻雜區(qū)，在兩側(cè)的第一p型摻雜區(qū)內(nèi)形成n+型第一源區(qū)，以得到第一當(dāng)前結(jié)構(gòu)，并在兩側(cè)的第二p型摻雜區(qū)之間形成第二n型摻雜區(qū)，以得到第二當(dāng)前結(jié)構(gòu)，n+型第一源區(qū)間隔排布在第一n型摻雜區(qū)的兩側(cè)；
12、在第一當(dāng)前結(jié)構(gòu)和第二當(dāng)前結(jié)構(gòu)的上表面生長(zhǎng)n-型第二碳化硅外延層；
13、在n-型第二碳化硅外延層上淀積氧化層，通過(guò)光刻工藝、刻蝕工藝和多次離子注入的方式，在n-型第二碳化硅外延層的頂層區(qū)域內(nèi)兩側(cè)生成p型體區(qū)，并在兩側(cè)的p型體區(qū)中頂層區(qū)域內(nèi)的邊緣區(qū)域形成n+型第二源區(qū)，邊緣區(qū)域?yàn)榭拷黱-型第二碳化硅外延層中心的區(qū)域；
14、在n-型第二碳化硅外延層上淀積氧化層，通過(guò)光刻工藝和刻蝕工藝，在n-型第二碳化硅外延層中的兩側(cè)區(qū)域刻蝕出源極溝槽，源極溝槽貫穿n-型第二碳化硅外延層下端延伸至第一p型摻雜區(qū)和第二p型摻雜區(qū)內(nèi)；
15、通過(guò)離子注入在兩側(cè)的源極溝槽的外側(cè)形成p型源區(qū)，且每個(gè)源極溝槽一側(cè)的p型源區(qū)與n+型第一源區(qū)有重疊，并通過(guò)化學(xué)氣相沉積方式將源極溝槽填滿(mǎn)二氧化硅，每個(gè)源極溝槽一側(cè)為靠近第一n型摻雜區(qū)的一側(cè)；
16、通過(guò)光刻工藝和刻蝕工藝，在n-型第二碳化硅外延層中兩個(gè)源極溝槽之間的位置刻蝕出柵極溝槽，在柵極溝槽的內(nèi)壁生長(zhǎng)柵氧化層，以使柵氧化層的下表面與部分第一p型摻雜區(qū)、部分第一n型摻雜區(qū)和部分n+型第一源區(qū)接觸，柵氧化層的下表面與部分第二n型摻雜區(qū)接觸，并在柵極溝槽內(nèi)淀積多晶硅作為柵極，以得到第三當(dāng)前結(jié)構(gòu)；柵極溝槽從n+型第二源區(qū)的上表面中間區(qū)域向下延伸，并依次貫穿n+型第二源區(qū)、p型體區(qū)、n-型第二碳化硅外延層到第一p型摻雜區(qū)和第二p型摻雜區(qū)內(nèi)；
17、在第三當(dāng)前結(jié)構(gòu)的上表面淀積層間絕緣介質(zhì)，去除二氧化硅、部分p型體區(qū)和部分n+型第二源區(qū)上方的層間絕緣介質(zhì)，以及去除源極溝槽內(nèi)部的二氧化硅；
18、在源極溝槽的內(nèi)部及層間絕緣介質(zhì)上形成源極金屬，并在n+型碳化硅襯底的下表面形成漏極金屬。
19、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本專(zhuān)利技術(shù)提供的一種碳化硅mosfet器件及其制備方法，碳化硅mosfet器件包括從下到上依次設(shè)置的碳化硅結(jié)構(gòu)、n-型第二碳化硅外延層和層間絕緣介質(zhì)；碳化硅結(jié)構(gòu)的頂層區(qū)域設(shè)置有周期性排列的第一周期性結(jié)構(gòu)和第二周期性結(jié)構(gòu)，第一周期性結(jié)構(gòu)包括第一n型摻雜區(qū)、n+型第一源區(qū)和第一p型摻雜區(qū)，第二周期性結(jié)構(gòu)包括第二n型摻雜區(qū)和第二p型摻雜區(qū)；p型體區(qū)，形成于n-型第二碳化硅外延層的中間頂層區(qū)域，n+型第二源區(qū)，形成于p型體區(qū)的中間頂層區(qū)域；源極溝槽，形成于n-型第二碳化硅外延層的兩側(cè)區(qū)域內(nèi)，源極溝槽貫穿n-型第二碳化硅外延層下端并延伸至第一p型摻雜區(qū)和第二p型摻雜區(qū)內(nèi)，源極溝槽的外側(cè)設(shè)置有p型源區(qū)，源極溝槽的內(nèi)部設(shè)置有源極金屬；柵極溝槽從n+型第二源區(qū)的上表面中間區(qū)域向下延伸，并依次貫穿n+型第二源區(qū)、p型體區(qū)、n-型第二碳化硅外延層到第一p型摻雜區(qū)和第二p型摻雜區(qū)內(nèi)，柵極溝槽的內(nèi)部設(shè)置有柵氧化層，并淀積多晶硅作為柵極，柵氧化層的下表面與部分第一p型摻雜區(qū)、部分第一n型摻雜區(qū)和部分n+型第一源區(qū)接觸，或者，柵氧化層的下表面與部分第二n型摻雜區(qū)接觸。這樣，可以通過(guò)柵氧化層下方的第一p型摻雜區(qū)、第一n型摻雜區(qū)和n-型第一碳化硅外延層耗盡以保護(hù)柵極溝槽的柵氧化層，或者，通過(guò)第二p型摻雜區(qū)、第二n型摻雜區(qū)和n-型第一碳化硅外延層耗盡以保護(hù)柵極溝槽的柵氧化層，降低拐角處柵氧化層的電場(chǎng)強(qiáng)度；通過(guò)引入周期變化的n+型第一源區(qū)和第一p型摻雜區(qū)，增加本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種碳化硅MOSFET器件，其特征在于，所述碳化硅MOSFET器件包括從下到上依次設(shè)置的碳化硅結(jié)構(gòu)、N-型第二碳化硅外延層和層間絕緣介質(zhì)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅MOSFET器件，其特征在于，所述碳化硅結(jié)構(gòu)包括從下到上依次設(shè)置的N+型碳化硅襯底和N-型第一碳化硅外延層；所述碳化硅MOSFET器件還包括漏極金屬，所述漏極金屬設(shè)置在所述N+型碳化硅襯底的下表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化硅MOSFET器件，其特征在于，所述第一P型摻雜區(qū)和所述第二P型摻雜區(qū)均設(shè)置在所述N-型第一碳化硅外延層的頂層區(qū)域，所述第一N型摻雜區(qū)設(shè)置在所述第一P型摻雜區(qū)的中間區(qū)域內(nèi)，所述N+型第一源區(qū)間隔設(shè)置在所述第一N型摻雜區(qū)的兩側(cè)區(qū)域內(nèi)；所述第二N型摻雜區(qū)設(shè)置在所述第二P型摻雜區(qū)的中間區(qū)域內(nèi)，所述第一N型摻雜區(qū)的長(zhǎng)度小于所述第二N型摻雜區(qū)的長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅MOSFET器件，其特征在于，所述N+型第一源區(qū)的上表面到所述第一P型摻雜區(qū)的上表面的距離為0.4~0.7um。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳化硅MOSFET器件，其特征在
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅MOSFET器件，其特征在于，所述源極溝槽的深度小于或等于所述N-型第二碳化硅外延層與所述第一P型摻雜區(qū)的深度之和，所述源極溝槽的深度小于或等于所述N-型第二碳化硅外延層與所述第二P型摻雜區(qū)的深度之和。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅MOSFET器件，其特征在于，所述第一N型摻雜區(qū)的長(zhǎng)度與所述第二N型摻雜區(qū)的寬度相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅MOSFET器件，其特征在于，所述第一P型摻雜區(qū)和所述第二P型摻雜區(qū)的摻雜離子均包括鋁離子，摻雜濃度均為3e16cm-3~6e16cm-3。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅MOSFET器件，其特征在于，所述第一N型摻雜區(qū)和所述第二N型摻雜區(qū)的摻雜離子均包括氮離子，摻雜濃度均為1.2e15cm-3~6.5e15cm-3。
10.一種碳化硅MOSFET器件的制備方法，其特征在于，適用于權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的碳化硅MOSFET器件，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種碳化硅mosfet器件，其特征在于，所述碳化硅mosfet器件包括從下到上依次設(shè)置的碳化硅結(jié)構(gòu)、n-型第二碳化硅外延層和層間絕緣介質(zhì)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅mosfet器件，其特征在于，所述碳化硅結(jié)構(gòu)包括從下到上依次設(shè)置的n+型碳化硅襯底和n-型第一碳化硅外延層；所述碳化硅mosfet器件還包括漏極金屬，所述漏極金屬設(shè)置在所述n+型碳化硅襯底的下表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化硅mosfet器件，其特征在于，所述第一p型摻雜區(qū)和所述第二p型摻雜區(qū)均設(shè)置在所述n-型第一碳化硅外延層的頂層區(qū)域，所述第一n型摻雜區(qū)設(shè)置在所述第一p型摻雜區(qū)的中間區(qū)域內(nèi)，所述n+型第一源區(qū)間隔設(shè)置在所述第一n型摻雜區(qū)的兩側(cè)區(qū)域內(nèi)；所述第二n型摻雜區(qū)設(shè)置在所述第二p型摻雜區(qū)的中間區(qū)域內(nèi)，所述第一n型摻雜區(qū)的長(zhǎng)度小于所述第二n型摻雜區(qū)的長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅mosfet器件，其特征在于，所述n+型第一源區(qū)的上表面到所述第一p型摻雜區(qū)的上表面的距離為0.4~0.7um。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳化硅mosfet器件，其特征在于，部分p型源區(qū)靠近所述第一n型摻雜區(qū)的一側(cè)，與所述n+型...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：溫建功，曹琳，楊樂(lè)，鄭麗君，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：西安龍飛電氣技術(shù)有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。