[發明專利]一種SiC金屬氧化物半導體晶體管及其制作方法

有效

• 申請號: 201410513040.6
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104241338B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 霍瑞彬;申華軍;白云
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78;H01L21/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

1.一種SiC金屬氧化物半導體晶體管，其特征在于，該SiC金屬氧化物半導體晶體管自下而上依次為N⁺襯底層(10)、緩沖層(9)和N^-外延層(8)，其中：

N^-外延層(8)上部通過注入得到元胞區內優化摻雜的P阱(6)、終端區內優化摻雜的主結(7)、優化摻雜的場限環(12)和截止區(13)；其中，該優化摻雜的P阱、主結(7)、場限環(12)和截止區(13)，區域摻雜濃度從1e16cm^-3到1e18cm^-3緩變，摻雜深度為0.6～0.7μm；

P阱(6)上部通過注入摻雜有P⁺接觸區(5)和N⁺源區(4)；

P⁺接觸區(5)的全部區域和N⁺源區(4)部分區域正上方通過金屬蒸發得到源極(1)；

元胞區相鄰兩P阱(6)之間留有未進行P型摻雜區域，該區域上方連同部分N⁺源區正上方有SiO₂氧化物介質(3)；

SiO₂氧化物介質(3)之上沉有多晶硅柵極(2)，柵極(2)和源極(1)之間有隔離介質(14)；

N⁺襯底層(10)的背面還具有漏極(11)。

2.根據權利要求1所述的SiC金屬氧化物半導體晶體管，其特征在于，該SiC金屬氧化物半導體晶體管是在傳統結構中引入優化注入濃度分布梯度的P阱(6)區域，在該優化摻雜的P阱(6)區域濃度從1e16cm^-3到1e18cm^-3緩變，深度為0.6～0.7μm。

3.根據權利要求1所述的SiC金屬氧化物半導體晶體管，其特征在于，該SiC金屬氧化物半導體晶體管是在傳統結終端結構中，利用元胞區注入時P阱和P⁺區注入組合形成場限環主環，該主環位于器件元胞區與外圍場限環外環之間，其正上方從下至上依次有柵氧化層(3)和柵源電極隔離介質(14)。

4.根據權利要求1所述的SiC金屬氧化物半導體晶體管，其特征在于，該SiC金屬氧化物半導體晶體管是在傳統結終端結構中，利用元胞區注入時P阱和P⁺區注入組合形成場限環外環，場限環外環處于器件元胞區外圍，其正上方從下至上依次有柵氧化層(3)和柵源電極隔離介質(14)。

5.一種制備權利要求1至4中任一項所述的SiC金屬氧化物半導體晶體管的方法，其特征在于，包括：

步驟1：在N⁺SiC襯底層正面依次生長N^-SiC緩沖層及N^-外延層，得到SiC外延片；

步驟2：對該SiC外延片進行三次離子注入并激活退火；

步驟3：在該SiC外延片上形成柵氧化層介質；

步驟4：在該柵氧化層介質上形成重摻雜的多晶硅柵極；

步驟5：在正面形成源極及截止環金屬，在背面形成漏極。

6.根據權利要求5所述的制備SiC金屬氧化物半導體晶體管的方法，其特征在于，步驟1中所述N⁺SiC襯底層是摻雜濃度為10¹⁸～10¹⁹cm^-3水平的N⁺SiC襯底層，所述生長N^-SiC緩沖層及N^-外延層采用CVD方法外延實現；所述N^-SiC緩沖層摻雜水平為5×10¹⁸cm^-3，厚度為100～200nm；所述N^-外延層摻雜水平為8×10¹⁵cm^-3，厚度為13μm。