[發(fā)明專利]基于超級結(jié)的碳化硅MOSFET器件及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110169285.8
• 申請日: 2011-06-23
• 公開（公告）號: CN102227000A
• 公開（公告）日: 2011-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯曉燕;元磊;張玉明;張義門;王文;楊飛
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/04
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于超級結(jié)的碳化硅MOSFET器件，包括柵極(1)、SiO₂氧化物介質(zhì)(2)、源極(3)、N⁺源區(qū)(4)、P⁺接觸區(qū)(5)、P阱(6)、JFET區(qū)(7)、N^-外延層(9)、N⁺襯底(10)和漏極(11)，其特征在于：N^-外延層(9)的兩側(cè)，且在P阱(6)的正下方設(shè)有P^-基(8)，以使P阱(6)和JFET區(qū)(7)拐點處的電場分布能更加均勻，提高器件的擊穿電壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超級結(jié)的碳化硅MOSFET器件，其特征在于：P^-基(8)橫向?qū)挾扰cP阱(6)橫向?qū)挾认嗤?/p>

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超級結(jié)的碳化硅MOSFET器件，其特征在于：P^-基(8)的厚度為0.5～5μm，鋁離子摻雜濃度為5×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-3。

4.一種基于超級結(jié)的碳化硅MOSFET器件制作方法，包括如下步驟：

(1)在N⁺碳化硅襯底的正面上外延生長厚度為10μm、氮離子摻雜濃度為5×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-3的N^-外延層，其外延生長溫度為1600℃，壓力100mbar，反應(yīng)氣體是硅烷和丙烷，載運氣體為純氫氣，雜質(zhì)源為液態(tài)氮氣；

(2)采用ICP刻蝕工藝，對N^-外延層的兩側(cè)進(jìn)行刻蝕，形成P^-基區(qū)域，刻蝕深度為0.5～5μm；

(3)在P^-基區(qū)域上進(jìn)行外延生長厚度為0.5～5μm、鋁離子摻雜濃度為5×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-3的外延層，其外延生長溫度為1600℃，壓力100mbar，反應(yīng)氣體是硅烷和丙烷，載運氣體為純氫氣，雜質(zhì)源為三甲基鋁；

(4)在整個碳化硅的正面外延生長形成厚度為0.5μm、鋁離子摻雜濃度為5×10¹⁵cm^-3的P阱外延層，其外延生長溫度為1600℃，壓力100mbar，反應(yīng)氣體是硅烷和丙烷，載運氣體為純氫氣，雜質(zhì)源為三甲基鋁；

(5)在P阱外延層中間區(qū)域離子注入深度為0.5μm，摻雜濃度為1×10¹⁷cm^-3的氮離子，形成JFET區(qū)；

(6)在P阱的邊緣區(qū)域離子注入深度為0.5μm，摻雜濃度為1×10¹⁹cm^-3的鋁離子，形成P⁺歐姆接觸區(qū)；

(7)在P阱中靠近P⁺歐姆接觸區(qū)離子注入深度為0.25μm，摻雜濃度為1×10¹⁹cm^-3的氮離子，形成N⁺源區(qū)；

(8)在整個碳化硅表面采用干氧氧化和濕氧氧化結(jié)合的工藝進(jìn)行氧化，形成50nm的柵氧化層；

(9)在整個碳化硅表面用低壓熱壁化學(xué)汽相淀積法淀積厚度為150nm的多晶硅作為柵極，其淀積溫度為600～700℃，壓強(qiáng)為60～80Pa，反應(yīng)氣體為硅烷和磷化氫，載運氣體為氦氣；

(10)在P⁺歐姆接觸區(qū)、N⁺源區(qū)以及整個碳化硅背面淀積Al/Ti合金，作為源極和漏極的接觸金屬層，然后在1100±50℃溫度下，氮氣氣氛中對整個碳化硅退火3分鐘形成歐姆接觸電極。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于超級結(jié)的碳化硅MOSFET器件的制作方法，其中步驟(2)所涉及的ICP刻蝕工藝條件為：ICP線圈功率850W，源功率100W，反應(yīng)氣體SF₆和O₂分別為48sccm和12sccm。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于超級結(jié)的碳化硅MOSFET器件的制作方法，其中步驟(5)所涉及的離子注入，工藝條件為：注入溫度：500℃，離子激活退火溫度：1750℃，退火時間：10min。