[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

本發明提供了一種碳化硅MOS柵控功率器件及其制備方法，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；在外延薄膜的上表面淀積金屬分別形成柵電極和源電極，在碳化硅襯底的背面淀積金屬形成漏電極。與現有技術相比，本發明提供的一種碳化硅MOS柵控功率器件及其制備方法，可以避免碳化硅MOS柵控功率器件在承受反向耐壓時因阱區底部穿通而導致器件失效或損壞。

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，具體涉及一種碳化硅MOS柵控功率器件及其制備方法。

背景技術

碳化硅材料具有寬帶隙，高擊穿場強，高熱導率，高飽和電子遷移速率，以及極好的物理化學穩定性等特性，適用于高溫，高頻，大功率和極端環境下工作。碳化硅是唯一可以通過熱氧化生成SiO₂介質層的寬帶隙半導體材料，使得碳化硅尤其適合制備各種MOS結構的半導體器件，碳化硅MOS功率器件作為一種單極性器件具有比硅IGBT器件更高耐壓能力和更大功率容量，而且頻率更高、功耗更小。然而傳統的碳化硅MOS功率器件中阱區采用箱式注入，如果注入濃度太小，器件承受反向耐壓時阱區底部容易穿通，導致器件耐壓能力下降或提前損壞；如果注入濃度太大，會導致器件柵極閾值電壓過高，器件柵控能力減弱。

發明內容

為了滿足克服現有技術的缺陷，本發明提供了一種碳化硅MOS柵控功率器件及其制備方法。

第一方面，本發明中一種碳化硅MOS柵控功率器件的制備方法的技術方案是：

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。

進一步地，本發明提供的一個優選技術方案為：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。

進一步地，本發明提供的一個優選技術方案為：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。

進一步地，本發明提供的一個優選技術方案為：

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)。

第二方面，本發明中一種碳化硅MOS柵控功率器件的技術方案是：

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；