[發(fā)明專利]一種結(jié)型積累層碳化硅橫向場效應(yīng)晶體管及其制作方法

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• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111725320A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 段寶興;王彥東;楊銀堂
• 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;H01L21/336;H01L29/06;H01L29/16
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

本發(fā)明公開了一種結(jié)型積累層碳化硅橫向場效應(yīng)晶體管及其制作方法。該器件設(shè)置積累介質(zhì)層，覆蓋N型漂移區(qū)表面以及N⁺漏區(qū)表面左端區(qū)域，在積累介質(zhì)層上設(shè)置碳化硅材料的外延層；在外延層的左側(cè)端部、右側(cè)端部分別通過離子注入形成兩處P型區(qū)，并在所述外延層中鄰接右端P型區(qū)通過離子注入形成N⁺區(qū)；在柵極介質(zhì)層表面形成柵極，柵極與左端P型區(qū)鄰接；在N⁺漏區(qū)表面的右端區(qū)域形成漏極，漏極14與右端P型區(qū)鄰接。該器件在導(dǎo)通時，可以通過結(jié)型積累層在漂移區(qū)中產(chǎn)生濃度較高的電子，大幅度降低器件的導(dǎo)通電阻；器件關(guān)斷時，結(jié)型積累層可起到場板的作用，有效地降低柵極邊緣的電場峰值，從而提高器件的擊穿電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種橫向金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管。

背景技術(shù)

碳化硅(SiC)是第三代半導(dǎo)體材料代表之一，是C元素和Si元素形成的化合物。跟傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料硅相比，它具有高臨界擊穿電場、高熱導(dǎo)率等優(yōu)勢，是制造高壓、高溫、抗輻照功率半導(dǎo)體器件的優(yōu)良半導(dǎo)體材料，也是目前商品化程度最高、技術(shù)最成熟的第三代半導(dǎo)體材料。碳化硅與硅材料的物理性能對比主要為：(1)臨界擊穿電場強度是硅材料近10倍；(2)熱導(dǎo)率高，超過硅材料的3倍；(3)飽和電子漂移速度高，是硅材料的2倍；(4)抗輻照和化學(xué)穩(wěn)定性好；(5)與硅材料一樣，可以直接采用熱氧化工藝在表面生長二氧化硅絕緣層。

碳化硅材料由于禁帶寬度比較寬，臨界擊穿電場比較大，很容易獲得高的擊穿電壓。然而對于橫向器件，漂移區(qū)的摻雜濃度受到弱化表面電場(Reduced Surface Field，簡稱RESURF)條件的限制，無法簡單的通過增大摻雜濃度來獲得較低的電阻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種結(jié)型積累層碳化硅橫向場效應(yīng)晶體管，能夠進(jìn)一步提高器件的擊穿電壓、同時降低比導(dǎo)通電阻。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種結(jié)型積累層碳化硅橫向場效應(yīng)晶體管，包括：

碳化硅材料的P型襯底，以及襯底電極；

在P型襯底上分別形成的P型屏蔽層和N型漂移區(qū)，所述P型屏蔽層與N型漂移區(qū)相接；

在屏蔽層上分別形成的P型基區(qū)、P⁺源區(qū)和N⁺源區(qū)；其中P型基區(qū)與N型漂移區(qū)鄰接，P⁺源區(qū)位于遠(yuǎn)離N型漂移區(qū)的一端，N⁺源區(qū)左、右兩側(cè)分別與P⁺源區(qū)、P型基區(qū)鄰接；

在N型漂移區(qū)上部的右端區(qū)域形成的N⁺漏區(qū)；

柵極介質(zhì)層，覆蓋P型基區(qū)表面；

源極，位于P⁺源區(qū)和N⁺源區(qū)表面；

其特征在于，還包括：

積累介質(zhì)層，覆蓋N型漂移區(qū)表面以及N⁺漏區(qū)表面左端區(qū)域；

碳化硅材料的外延層，覆蓋所述積累介質(zhì)層；

在所述外延層的左側(cè)端部、右側(cè)端部分別通過離子注入形成第一P型區(qū)和第二P型區(qū)，并在所述外延層中鄰接所述第二P型區(qū)通過離子注入形成N⁺區(qū)；所述N⁺區(qū)的左端不超出N⁺漏區(qū)左端對應(yīng)的邊界；

在柵極介質(zhì)層表面形成柵極，柵極的右側(cè)鄰接第一P型區(qū)的左側(cè)；

在N⁺漏區(qū)表面的右端區(qū)域形成漏極，漏極的左側(cè)鄰接第二P型區(qū)以及積累介質(zhì)層的右側(cè)。