[發明專利]一種碳化硅MOS柵控功率器件及其制備方法

在審

• 申請號: 201611224421.8
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN108242394A
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 鄭柳;楊霏;李玲;夏經華;桑玲;李嘉琳;田亮;查祎英;杜玉杰
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院;國家電網公司;國網山東省電力公司
• 主分類號: H01L21/266
• 分類號: H01L21/266;H01L29/06;H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種碳化硅MOS柵控功率器件的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

在碳化硅襯底的正面形成外延薄膜，并采用倒摻雜型離子注入法向所述外延薄膜的上表面注入離子，形成倒摻雜阱區；

向所述倒摻雜阱區注入離子分別形成源極接觸區和基極接觸區；

在所述外延薄膜的上表面淀積金屬分別形成柵電極和源電極，在所述碳化硅襯底的背面淀積金屬形成漏電極。

2.如權利要求1所述的一種碳化硅MOS柵控功率器件的制備方法，其特征在于，所述采用倒摻雜型離子注入法向外延薄膜的上表面注入離子之前包括：

采用RCA標準清洗法對所述碳化硅襯底和外延薄膜進行清洗；

在所述清洗后的外延薄膜的上表面形成離子注入掩膜層；

在所述離子注入掩膜層的上表面形成離子注入窗口，并通過所述離子注入窗口向外延薄膜注入離子。

3.如權利要求1所述的一種碳化硅MOS柵控功率器件的制備方法，其特征在于，所述采用倒摻雜型離子注入法向外延薄膜的上表面注入離子包括：采用單步離子注入法或多步離子注入法向外延薄膜注入離子。

4.如權利要求1所述的一種碳化硅MOS柵控功率器件的制備方法，其特征在于，

所述倒摻雜型離子注入法的溫度為0～1000℃，離子注入能量為1kev～100MeV，離子注入劑量為1×10¹⁰-1×10¹⁶(atom/cm^-2)。

5.一種碳化硅MOS柵控功率器件，其特征在于，所述碳化硅MOS柵控功率器件包括：

碳化硅襯底；

外延薄膜，其設置在所述碳化硅襯底的正面；

倒摻雜阱區，其設置在所述外延薄膜內；所述倒摻雜阱區為通過倒摻雜型離子注入法向所述外延薄膜的上表面注入離子形成的阱區；

源極接觸區和基極接觸區；所述源極接觸區和基極接觸區均設置在所述倒摻雜阱區內；

柵電極、源電極和漏電極；所述柵電極和源電極均設置在所述外延薄膜的上表面；所述漏電極設置在所述碳化硅襯底的背面。

6.如權利要求5所述的一種碳化硅MOS柵控功率器件，其特征在于，

所述碳化硅襯底為n型或p型碳化硅，所述碳化硅為4H-SiC或6H-SiC；

所述外延薄膜的厚度為0.1μm-500μm，其摻雜濃度為1×10¹³-1×10²¹cm^-3；

所述倒摻雜阱區的摻雜離子為氮離子、磷離子、鋁離子或硼離子，所述摻雜離子的濃度為1×10¹⁰-1×10¹⁶cm^-2。

7.如權利要求5所述的一種碳化硅MOS柵控功率器件，其特征在于，所述碳化硅MOS柵控功率器件還包括離子注入掩膜層，其設置在所述外延薄膜的上表面；

所述離子注入掩膜層包括離子注入窗口。

8.如權利要求7所述的一種碳化硅MOS柵控功率器件，其特征在于，

所述離子注入掩膜層為由硅、硅氧化合物、硅氮化合物或金屬構成的單層薄膜層；或者，

所述離子注入掩膜層為由硅、硅氧化合物、硅氮化合物和金屬中至少兩種材料構成的多層薄膜層；所述多層薄膜層中各薄膜層的厚度均為0.001～200μm。

9.如權利要求7所述的一種碳化硅MOS柵控功率器件，其特征在于，

所述離子注入窗口的長、寬或半徑為0.01μm～50cm；

所述離子注入窗口為叉指結構或平行長條狀或圓環形或方形，所述平行長條狀包括多個平行的長方形；或者，所述離子注入窗口為包含所述叉指結構、平行長條狀、圓環形和方形中至少兩種形狀的組合圖形。

10.如權利要求5所述的一種碳化硅MOS柵控功率器件，其特征在于，所述碳化硅MOS柵控功率器件為碳化硅MOSFET、碳化硅IGBT或碳化硅MOSGCT。