[發(fā)明專(zhuān)利]一種溝道自對(duì)準(zhǔn)的碳化硅MOSFET結(jié)構(gòu)及其制造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510564708.4
• 申請(qǐng)日: 2015-09-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105185831A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐亞超;申華軍;白云;湯益丹;李誠(chéng)瞻;劉國(guó)友;劉新宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所;株洲南車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/78
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/78;H01L21/336;H01L29/06
• 代理公司: 北京匯澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種溝道自對(duì)準(zhǔn)的碳化硅MOSFET結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)

碳化硅材料具有優(yōu)良的物理和電學(xué)特性，以其大禁帶寬度、高臨界擊穿電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率和高飽和漂移速度等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，成為制作高壓、高功率、耐高溫、高頻、抗輻照器件的理想半導(dǎo)體材料，在軍事和民事方面具有廣闊的應(yīng)用前景。以碳化硅材料制備的電力電子器件已成為目前半導(dǎo)體領(lǐng)域的熱點(diǎn)器件和前沿研究領(lǐng)域之一。

碳化硅MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)具有導(dǎo)通電阻低、開(kāi)關(guān)速度快、溫度可靠性高等優(yōu)勢(shì)，有望成為下一代高壓功率開(kāi)關(guān)器件。

為了提高碳化硅MOSFET的電流控制能力，器件的溝道長(zhǎng)度越短越好，考慮到光刻過(guò)程中環(huán)境以及人為的影響，長(zhǎng)為0.5μm以下的溝道均采用溝道自對(duì)準(zhǔn)工藝。現(xiàn)有的溝道自對(duì)準(zhǔn)工藝在做N⁺源區(qū)離子注入前，利用剝離工藝在P⁺接觸區(qū)域形成金屬掩膜，作為P+區(qū)域離子注入阻擋層，以阻擋N+注入，這種方法引入剝離工藝，與現(xiàn)有的硅工藝不兼容，高溫離子注入過(guò)程中使用金屬阻擋層，會(huì)對(duì)器件表面和離子注入機(jī)產(chǎn)生污染。如圖1至圖3所示，是現(xiàn)有技術(shù)碳化硅MOSFET器件溝道自對(duì)準(zhǔn)工藝流程圖。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種溝道自對(duì)準(zhǔn)的碳化硅MOSFET結(jié)構(gòu)及其制造方法，能夠避免使用剝離工藝以及金屬作為離子注入阻擋層，同時(shí)與傳統(tǒng)工藝相比可以減少一次光刻，提高P⁺接觸區(qū)邊界的精確度。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種溝道自對(duì)準(zhǔn)的碳化硅MOSFET結(jié)構(gòu)，所述碳化硅MOSFET結(jié)構(gòu)P⁺接觸在N⁺源臺(tái)面之間的凹槽內(nèi)，與P型基區(qū)多面接觸；

N^-外延片上，利用多晶硅掩膜離子注入形成P型基區(qū)；

多晶硅上沉積SiO₂并刻蝕形成側(cè)墻，利用自對(duì)準(zhǔn)工藝在所述P型基區(qū)中注入形成N⁺源區(qū)；

N⁺源區(qū)局部刻蝕至所述P型基區(qū)，在刻蝕區(qū)域離子注入形成P⁺接觸區(qū)；

利用合金自對(duì)準(zhǔn)工藝形成源漏歐姆接觸；

N⁺襯底的一端作為漏極，柵介質(zhì)層的一端作為柵極，P⁺區(qū)和N⁺區(qū)的一端作為源極。

可選地，所述P型基區(qū)由多次鋁注入形成，結(jié)深0.5μm。

可選地，利用溝道自對(duì)準(zhǔn)工藝，多次氮注入形成N⁺源區(qū)以及小于0.5μm的溝道。

可選地，所述N⁺源區(qū)局部刻蝕至P型基區(qū)，并進(jìn)行多次鋁注入形成P⁺接觸區(qū)。

可選地，所述N⁺襯底、N^-外延、P型基區(qū)、P⁺接觸區(qū)和N⁺源區(qū)均為碳化硅材料。

一種溝道自對(duì)準(zhǔn)的碳化硅MOSFET的制造方法，包括：

清洗碳化硅外延片；

在所述碳化硅外延片上沉積一層2μmPolySi；

刻蝕2μmPolySi形成離子注入阻擋層；

鋁注入形成P型基區(qū)；

沉積800nmSiO₂；

在所述800nmSiO₂層上勻光刻膠，并光刻顯影出N⁺注入窗口；

光刻膠掩膜刻蝕800nmSiO₂，形成側(cè)墻；

離子注入形成N⁺源區(qū)；

去除PolySi和SiO₂；

沉積2.5μmSiO₂；

在所述2.5μmSiO₂層上勻光刻膠，并光刻顯影出P⁺注入窗口；

光刻膠掩膜刻蝕2.5μmSiO₂；

光刻膠和SiO₂組合掩膜刻蝕碳化硅；

去除光刻膠；

鋁注入形成P⁺接觸區(qū)；

去除SiO₂并進(jìn)行離子注入激活退火；

柵氧形成及多晶硅沉積與圖形化；

層間介質(zhì)沉積與刻蝕開(kāi)孔；