[發明專利]一種集成肖特基二極管的碳化硅場效應管及其制備方法

在審

• 申請號: 202110346884.6
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113035959A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 徐守一;賴銀坤;蔡銘進
• 申請（專利權）人: 廈門芯達茂微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 廈門加減專利代理事務所(普通合伙) 35234
• 代理人: 楊澤奇

1.一種集成肖特基二極管的碳化硅場效應管SiC-MOS，其中，所述SiC-MOS包括襯底層(101)和外延層(102)，所述外延層(102)背離所述襯底層(101)的一側具有柵極溝槽(103)，所述柵極溝槽(103)內設有柵極氧化層(105)以及柵電極層(106)，還包括與所述柵極電極層(106)頂部相連的柵極(112)；

其特征在于：所述外延層(102)中緊貼所述柵極溝槽(103)的兩側設有P-well阱區(104)，所述P-well阱區(104)頂部設有源極接觸N+區域(107)；還包括設于所述外延層(102)上表面的肖特基金屬層(109)，所述肖特基金屬層(109)與所述P-well阱區(104)相連接。

2.根據權利要求1所述的集成肖特基二極管的碳化硅場效應管SiC-MOS，其特征在于：所述肖特基金屬層(109)的側面還設有與所述P-well阱區(104)相連接的源極歐姆接觸金屬(110)。

3.根據權利要求2所述的集成肖特基二極管的碳化硅場效應管SiC-MOS，其特征在于：所述SiC-MOS還包括隔離介質層(108)和源極(113)，所述隔離介質層(108)設于所述源極歐姆接觸金屬(110)周圍，所述源極(113)與所述肖特基金屬層(109)和所述源極歐姆接觸金屬(110)相連；

或者所述SiC-MOS還包括漏極歐姆接觸金屬(111)和漏極(114)；所述漏極歐姆接觸金屬(111)設于所述襯底層(101)背離所述外延層(102)一面；所述漏極(114)與所述漏極歐姆接觸金屬(111)相連接。

4.根據權利要求1所述的集成肖特基二極管的碳化硅場效應管SiC-MOS，其特征在于：所述柵極氧化層(105)為所述柵極溝槽(103)內表面厚度為30nm～80nm的SiO₂層；所述柵電極層(106)為填充在所述柵極氧化層(105)溝槽內的多晶硅。

5.根據權利要求1所述的集成肖特基二極管的碳化硅場效應管SiC-MOS，其特征在于：所述肖特基金屬層(109)材料為Au、Ti、Mo、Pt、Ni、Pd、W中的任意一種或幾種的復合金屬。

6.一種集成肖特基二極管的碳化硅場效應管的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：對襯底層和外延層進行清洗并且干燥；

S2：在所述外延層背離所述襯底層的一面刻蝕柵極溝槽；

S3：以特定斜度方向從所述柵極溝槽的側壁注入P型雜質離子，形成P-well阱區；并對注入的所述雜質離子進行激活；

S4：在所述柵極溝槽內形成柵極氧化層以及柵電極層；

S5：從所述P-well阱區頂面緊貼所述柵極溝槽處注入高濃度N型雜質，形成源極接觸N+區域；

S6：在所述柵極溝槽區域以及部分源極接觸N+區域上表面進行淀積以及光刻蝕形成隔離介質層；

S7：通過lift-off工藝在表面淀積肖特基金屬，形成肖特基金屬層；

S8：通過lift-off工藝濺射金屬Ni淀積源極歐姆接觸金屬和漏極歐姆接觸金屬；

S9：在表面淀積金屬，形成柵極、源極和漏極，完成制備。

7.根據權利要求6所述的集成肖特基二極管的碳化硅場效應管的制備方法，其特征在于：所述步驟S3中形成的所述P-well阱區高度為H，所述柵極溝槽寬度為W，所述特定斜度方向與所述柵極溝槽側壁法向所成角度為θ，其中tanθ≥H/W；

所述P型雜質離子濃度為1×10¹⁸cm^-3～5×10¹⁸cm^-3。