本發(fā)明涉及半導體，尤其涉及一種具有空穴截止區(qū)的sic?mosfet?及制備方法。

背景技術(shù)：

1、壓控型開關(guān)器件一直以si?mosfet和si?igbt器件為主，其中si?mosfet器件由于是單極性結(jié)構(gòu)，因此開關(guān)頻率高、開關(guān)損耗小，但是不適用于高壓大功率領域，無法實現(xiàn)大電壓和低導通損耗的性能折中。而si?igbt器件由于是雙極性結(jié)構(gòu)，因此可承受大電壓，并且在大電流下器件的電導調(diào)制效應也會降低器件電阻，從而實現(xiàn)大電壓和低導通損耗性能的綜合，但是無法適用于高開關(guān)頻率領域，其開關(guān)頻率低，通常在40khz以下。以第三代半導體材料sic制成的sic?mosfet器件，受益于mosfet的單極性特性實現(xiàn)了高開關(guān)頻率，受益于sic材料的優(yōu)異物理特性實現(xiàn)了大電壓和低導通損耗性能的綜合，是未來十分具有潛力的產(chǎn)品。

2、在sic?mosfet中一般會在器件內(nèi)部集成pn結(jié)體二極管，此pn結(jié)體二極管除了發(fā)揮著續(xù)流二極管的保護作用之外，通過制作歐姆接觸也可以提高器件的反向耐壓能力，是非常好的結(jié)構(gòu)設計。但隨著長期的使用，研究者們發(fā)現(xiàn)內(nèi)部集成的pn結(jié)體二極管會導致sicmosfet器件性能惡化，這是由于在pn結(jié)體二極管長期使用時，其p區(qū)的空穴會進入到sicdrift層中，而由于sic?drift層的缺陷相對較多，因此當p區(qū)空穴與sic?drift層電子復合時會引起材料中的晶格缺陷發(fā)生蔓延，而缺陷蔓延的區(qū)域就失去作用，這對于器件的長期穩(wěn)定使用是非常不利的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對以上問題，本發(fā)明提出了減小了pp區(qū)空穴與sic?drift層電子發(fā)生復合，從而降低了器件的雙極退化風險的一種具有空穴截止區(qū)的sic?mosfet?及制備方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、s100，在sic?sub層上外延生長一層sic?drift層，sic?sub層作支撐作用，sicdrift層作保護作用；

4、s200，在sic?drift層上通過掩膜層淀積、圖形光刻、去膠清洗后，通過al離子注入形成p-body區(qū)；

5、s300，在sic?drift層上通過掩膜層淀積、圖形光刻、去膠清洗后，通過n離子注入形成n+區(qū)，n+區(qū)作用是作為sic?mosfet器件的空穴截止區(qū)；

6、s400，在sic?drift層上通過掩膜層淀積、掩膜層刻蝕、去膠清洗后形成spacer層，之后通過n離子注入形成np區(qū)，np區(qū)作用是與p-body區(qū)在柵極加壓后兩者形成溝道；

7、s500，在sic?drift層上通過掩膜層淀積、圖形光刻、去膠清洗后，通過al離子注入形成pp區(qū)，pp區(qū)作用是與np區(qū)、p-body區(qū)在歐姆接觸制作后實現(xiàn)三者同電位，以提高sicmosfet器件的反向耐壓能力，同時作為器件的pn結(jié)體二極管使用；

8、s600，在sic?drift層上通過涂膠、光阻碳化后，通過高溫離子激活使p-body區(qū)、n+區(qū)、np區(qū)、pp區(qū)激活形成；

9、s700，在sic?drift層上通過干氧氧化形成柵氧化層，過程中通入no退火，以提高柵氧化層質(zhì)量；

10、s800，在sic?drift層與柵氧化層上通過多晶硅poly淀積、圖形光刻、多晶硅poly刻蝕去除、去膠清洗后，形成所需要的poly層，作為器件的門電極；

11、s900，在np區(qū)和poly層上通過氧化物淀積經(jīng)致密化后形成隔離介質(zhì)層，作為隔離器件源極區(qū)域門電極和源電極的介質(zhì)，避免兩者短接；

12、s1000，在sic?drift層上通過ni金屬濺射經(jīng)快速熱退火形成歐姆接觸合金層；

13、s1100，在器件最上方通過ti/alcu金屬濺射形成電極，之后通過圖形光刻、刻蝕、去膠清洗后形成正面電極金屬層。

14、具體的，步驟s100中的sic?sub層和sic?drift層均為n型導電類型。

15、具體的，步驟s200中的p-body區(qū)深度為1um-1.2um。

16、具體的，步驟s300中的n+區(qū)頂面深度在0.4um-0.6um。

17、具體的，步驟s400中的np區(qū)深度為0.4um-。

18、具體的，步驟s500中的pp區(qū)深度為0.6um，pp區(qū)與n+區(qū)連接。

19、具體的，步驟s1000中的ni金屬濺射厚度為100nm。

20、具體的，步驟s1100中的ti/alcu金屬濺射厚度為100nm/5000nm。

21、一種具有空穴截止區(qū)的sic?mosfet，包括從下而上依次設置的sic?sub層、sicdrift層、歐姆接觸合金層和正面電極金屬層；

22、所述sic?drift層的頂面設有向下延伸的p-body區(qū)；

23、所述p-body區(qū)內(nèi)設有向下延伸的n+區(qū)，所述n+區(qū)的頂面與p-body區(qū)的頂面設有間距；

24、所述p-body區(qū)的頂面設有向下延伸的np區(qū)；

25、所述np區(qū)的頂面的中部設有向下延伸，并與n+區(qū)連接的pp區(qū)；pp區(qū)與np區(qū)連接；

26、所述sic?drift層的頂面設有分別與p-body區(qū)和np區(qū)連接的柵氧化層；

27、所述柵氧化層上設有poly層；

28、所述poly層的頂面設有隔離介質(zhì)層，所述隔離介質(zhì)層從柵氧化層和poly層的側(cè)部向下延伸，并與np區(qū)連接；

29、所述歐姆接觸合金層的底部分別與np區(qū)和pp區(qū)連接，側(cè)部與所述隔離介質(zhì)層連接。

30、具體的，所述正面電極金屬層設置在隔離介質(zhì)層和歐姆接觸合金層上。

31、本發(fā)明在sic?mosfet器件中的p-body區(qū)下部和pp區(qū)底部的位置通過形成截止區(qū)的n+區(qū)，使器件pn結(jié)體二極管在續(xù)流過程中，作為截止區(qū)的n+區(qū)將pp區(qū)的空穴截止，避免其進入到sic?drift層。這樣減小了pp區(qū)空穴與sic?drift層電子發(fā)生復合，從而降低了器件的雙極退化風險。

技術(shù)特征：

1.一種具有空穴截止區(qū)的sic?mosfet制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有空穴截止區(qū)的sic?mosfet制備方法，其特征在于，步驟s100中的sic?sub層（1）和sic?drift層（2）均為n型導電類型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一具有空穴截止區(qū)的sic?mosfet制備方法，其特征在于，步驟s200中的p-body區(qū)（3）深度為1um-1.2um。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有空穴截止區(qū)的sic?mosfet制備方法，其特征在于，步驟s300中的n+區(qū)（4）頂面深度在0.4um-0.6um。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有空穴截止區(qū)的sic?mosfet制備方法，其特征在于，步驟s400中的np區(qū)（5）深度為0.4um。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有空穴截止區(qū)的sic?mosfet制備方法，其特征在于，步驟s500中的pp區(qū)（6）深度為0.6um，pp區(qū)（6）與n+區(qū)（4）連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有空穴截止區(qū)的sic?mosfet制備方法，其特征在于，步驟s1000中的ni金屬濺射厚度為100nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有空穴截止區(qū)的sic?mosfet制備方法，其特征在于，步驟s1100中的ti/alcu金屬濺射厚度為100nm/5000nm。

9.一種具有空穴截止區(qū)的sic?mosfet，通過權(quán)利要求任一1-8所述的一種具有空穴截止區(qū)的sic?mosfet制備方法制備，其特征在于，包括從下而上依次設置的sic?sub層（1）、sic?drift層（2）、歐姆接觸合金層（10）和正面電極金屬層（11）；

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種具有空穴截止區(qū)的sic?mosfet，其特征在于，所述正面電極金屬層（11）設置在隔離介質(zhì)層（9）和歐姆接觸合金層（10）上。

技術(shù)總結(jié)
一種具有空穴截止區(qū)的SiC?MOSFET及制備方法，涉及半導體技術(shù)領域。本發(fā)明在器件中P?body區(qū)下部和PP區(qū)底部的位置通過形成截止區(qū)的N+區(qū)，使器件PN結(jié)體二極管在續(xù)流過程中，作為截止區(qū)的N+區(qū)會將PP區(qū)的空穴截止，避免其進入到SiC?Drift層。這樣減小了PP區(qū)空穴與SiC?Drift層電子發(fā)生復合，從而降低了器件的雙極退化風險。

技術(shù)研發(fā)人員：王正,楊程,裘俊慶,王毅
受保護的技術(shù)使用者：揚州揚杰電子科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21