[發明專利]碳化硅MOSFET器件及其工藝方法

有效

• 申請號: 202110274425.1
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113066866B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 朱袁正;黃薛佺;楊卓
• 申請（專利權）人: 無錫新潔能股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 無錫市興為專利代理事務所(特殊普通合伙) 32517
• 代理人: 屠志力

本發明提供一種碳化硅MOSFET器件，包括高濃度N型漏極及漏極金屬，在高濃度N型漏極上設有N型外延層作為MOSFET器件的漂移區，在N型外延層上方設有間隔的P型體區，在P型體區內設有高濃度的N型源極，在N型源極外側設有高濃度的第一P型源極，在N型外延層表面還設有柵極氧化層，柵極氧化層起始并終于兩個相鄰的N型源極上方，柵極氧化層上方設有柵極多晶硅，N型源極和第一P型源極表面還設有源極金屬，源極金屬和柵極多晶硅之間設有絕緣介質層隔離；P型體區和N型源極分別向兩側設有凹陷區域，凹陷區域在Y方向上間隔設置，且P型體區包圍N型源極，所述凹陷區域內設有高濃度的第二P型源極。本發明提高了器件的短路能力。

技術領域

本發明涉及一種半導體器件，尤其是一種碳化硅功率半導體器件。

背景技術

碳化硅（SiC）作為第三代半導體材料，與現有的硅材料相比，具有禁帶寬度寬，臨界擊穿電場高，飽和漂移速度高等優勢，以SiC材料制備的MOSFET器件，與相同耐壓水平的硅基MOSFET相比，又具有導通電阻低，尺寸小，開關速度快等優勢。

然而，一旦SiC MOSFET器件在應用中發生短路，高電壓和大電流會使得器件在極短時間內產生較大熱量，又由于SiC MOSFET體積較小，大量熱量很難通過較小的器件面積在短時間內散發出去，因此，提升SiC MOSFET的短路能力對于SiC MOSFET在應用中的安全可靠地使用至關重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種碳化硅MOSFET器件及其工藝方法，克服現有技術中SiC器件短路能力不足的問題，提升SiC器件的短路能力。為實現以上技術目的，本發明采用的技術方案是：

第一方面，本發明的實施例提出一種碳化硅MOSFET器件，包括高濃度N型漏極及漏極金屬，在所述高濃度N型漏極上設有N型外延層作為MOSFET器件的漂移區，在所述N型外延層上方設有間隔的P型體區，在所述P型體區內設有高濃度的N型源極，在所述N型源極外側設有高濃度的第一P型源極，在所述N型外延層表面還設有柵極氧化層，所述柵極氧化層起始并終于兩個相鄰的N型源極上方，所述柵極氧化層上方設有柵極多晶硅，所述N型源極和第一P型源極表面還設有源極金屬，所述源極金屬和柵極多晶硅之間設有絕緣介質層隔離；其主要改進之處在于，

所述P型體區和N型源極分別向兩側設有凹陷區域，所述凹陷區域在Y方向上間隔設置，且所述P型體區包圍N型源極，所述凹陷區域內設有高濃度的第二P型源極；

所述Y方向為柵極多晶硅長度延伸方向。

進一步地，所述P型體區和N型源極在Y方向上間隔設置的凹陷區域的長度W1及未凹陷區域的長度W2的值為0.5μm～5μm。

更進一步地，所述P型體區和N型源極在Y方向上間隔設置的凹陷區域的長度W1及未凹陷區域的長度W2的值相等。

更進一步地，W1=W2=3μm。

第二方面，本發明的實施例提出一種實現碳化硅MOSFET器件的工藝方法，用于制作如上文所述的碳化硅MOSFET器件，包括如下步驟：

步驟一：選取高濃度N型襯底材料作為高濃度N型漏極并外延生長N型外延層；

步驟二：在所述N型外延層表面淀積氮化硅，利用掩膜窗口，刻蝕出P型體區窗口并注入鋁離子形成P型體區；

步驟三：在上述P型體區窗口的基礎上，進一步淀積氮化硅，然后刻蝕掉氮化硅即形成N型源極的注入窗口，接著注入氮離子形成N型源極；

步驟四：去除上一步驟的氮化硅之后再淀積一層氮化硅，利用掩膜窗口，刻蝕出P型源極的注入窗口，注入鋁離子分別形成第一P型源極和第二P型源極；

步驟五：在N型外延層表面生長柵極氧化層并淀積柵極多晶硅，并利用掩膜窗口將多余的柵極氧化層和柵極多晶硅刻蝕掉；