[發(fā)明專利]一種SiC MOSFET結(jié)構(gòu)及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011625678.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112736126B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶永洪;蔡文必;彭志高;李立均;郭元旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門市三安集成電路有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/06
• 分類號(hào): H01L29/06;H01L29/16;H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳淑嫻

1.一種SiC MOSFET結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括漏極、襯底、SiC外延層、源極、第一介質(zhì)層和柵極，漏極、襯底和SiC外延層由下至上設(shè)置，源極、柵極和第一介質(zhì)層設(shè)于SiC外延層上方，且第一介質(zhì)層隔開源極和柵極；

所述SiC外延層表面包括若干元胞區(qū)、位于該些元胞區(qū)一側(cè)的柵極區(qū)以及位于該些元胞區(qū)外圍的過渡區(qū)，元胞區(qū)設(shè)有元胞P+區(qū)、P阱區(qū)和N+區(qū)，過渡區(qū)設(shè)有與元胞P+區(qū)相連并具有相同注入的過渡P+區(qū)；所述源極包括源極歐姆接觸層和源極金屬，源極歐姆接觸層設(shè)于所述元胞P+區(qū)和過渡P+區(qū)上并延伸至部分N+區(qū)上，源極金屬與源極歐姆接觸層連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SiC MOSFET結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述柵極包括柵氧層、多晶硅層和柵極金屬，所述柵氧層設(shè)于各元胞區(qū)內(nèi)的兩個(gè)所述N+區(qū)之間的上方并延伸到部分N+區(qū)上，多晶硅層覆蓋柵氧層并延伸至所述柵極區(qū)上，柵極金屬設(shè)于所述柵極區(qū)之內(nèi)并與多晶硅層連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的SiC MOSFET結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述源極歐姆接觸層于所述過渡P+區(qū)上的結(jié)構(gòu)為閉合的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，并與設(shè)于各元胞P+區(qū)上的源極歐姆接觸層相連。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的SiC MOSFET結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述柵極區(qū)設(shè)有與所述元胞P+區(qū)相連并具有相同注入的柵極P+區(qū)，所述多晶硅層與柵極P+區(qū)之間通過一第二介質(zhì)層隔開。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的SiC MOSFET結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述柵極區(qū)包括連線區(qū)和柵極開孔區(qū)，所述源極歐姆接觸層還設(shè)于柵極開孔區(qū)上并與柵極開孔區(qū)內(nèi)的所述柵極P+區(qū)接觸；所述柵極金屬覆蓋連線區(qū)和柵極開孔區(qū)，并與設(shè)于柵極開孔區(qū)上的源極歐姆接觸層之間通過第三介質(zhì)層隔開。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的SiC MOSFET結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述第一介質(zhì)層的厚度為400-1200nm，所述第三介質(zhì)層的厚度為100-500nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SiC MOSFET結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述襯底為N型SiC襯底，摻雜濃度為1E19-1E20/cm³；所述SiC外延層為N型SiC外延，摻雜濃度為1E14-5E16/cm³，厚度為5-80μm。

8.一種SiC MOSFET結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于包括以下步驟：

1)提供具有襯底和SiC外延層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，于SiC外延層表面定義出若干元胞區(qū)、位于該些元胞區(qū)一側(cè)的柵極區(qū)以及位于該些元胞區(qū)外圍的過渡區(qū)，通過局部注入工藝于SiC外延層表面形成P阱區(qū)、N+區(qū)和元胞P+區(qū)，其中于形成元胞P+區(qū)的同時(shí)還采用相同的高溫離子注入工藝于過渡區(qū)上形成與元胞P+區(qū)相連的過渡P+區(qū)；

2)于SiC外延層上形成源極、柵極和用于將源極、柵極隔開的第一介質(zhì)層，于襯底背面形成漏極；其中所述源極的制作方法為：于元胞P+區(qū)、過渡P+區(qū)和與元胞P+區(qū)相接的部分N+區(qū)上生長(zhǎng)歐姆金屬，退火后形成源極歐姆接觸層，沉積金屬層形成與源極歐姆接觸層連接的源極金屬。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制作方法，其特征在于：所述柵極的制作方法為：采用熱氧生長(zhǎng)的工藝于各元胞區(qū)內(nèi)的兩個(gè)所述N+區(qū)之間形成柵氧層，由柵氧層上延伸至所述柵極區(qū)上沉積多晶硅層，通過沉積和蝕刻工藝于多晶硅層上形成所述第一介質(zhì)層，蝕刻所述第一介質(zhì)層以裸露所述柵極區(qū)內(nèi)的多晶硅層，沉積金屬層形成與多晶硅層連接的柵極金屬。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制作方法，其特征在于：步驟1)中，形成所述元胞P+區(qū)的同時(shí)還采用相同的高溫離子注入工藝于所述柵極區(qū)上形成與所述元胞P+區(qū)相連的柵極P+區(qū)；步驟2)中，在形成所述多晶硅層之前，還包括采用熱氧生長(zhǎng)或沉積的工藝于所述柵極P+區(qū)上形成一第二介質(zhì)層的步驟。