[發明專利]碳化硅半導體場效晶體管的柵源極保護結構及制備方法

在審

• 申請號: 202211081391.5
• 申請日: 2022-09-06
• 公開（公告）號: CN115172457A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 李振道;孫明光
• 申請（專利權）人: 江蘇應能微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/51
• 分類號: H01L29/51;H01L29/786;H01L21/336
• 代理公司: 天津垠坤知識產權代理有限公司 12248
• 代理人: 江潔;王忠瑋

1.碳化硅半導體場效晶體管的柵源極保護結構，包括N型碳化硅外延層（1），其特征在于：N型碳化硅外延層（1）的上表面設有離子注入工藝形成的P-阱區（2），P-阱區（2）的外表面設有場氧化層（3），場氧化層（3）的上表面設有柵極氧化層（4），柵極氧化層（4）的上表面設有多晶硅層（5），多晶硅層（5）的上表面設有介電質層（6），介電質層（6）的上面設有柵極金屬層（7-1）和源極金屬層（7-2），柵極金屬層（7-1）與源極金屬層（7-2）之間通過多晶硅層（5）連接。

2.根據權利要求1的碳化硅半導體場效晶體管的柵源極保護結構，其特征在于，多晶硅層（5）內含N型及P型相互交錯，P型多晶硅以硼所注入而成，N型多晶硅層以磷所注入而成。

3.根據權利要求2的碳化硅半導體場效晶體管的柵源極保護結構，其特征在于，N型及P型區域長度為3-8um。

4.根據權利要求1的碳化硅半導體場效晶體管的柵源極保護結構，其特征在于，柵極氧化層（4）的高度為0.05um-0.12um，場氧化層（3）高度為0.1um-2.5um。

5.根據權利要求1的碳化硅半導體場效晶體管的柵源極保護結構，其特征在于，多晶硅層（5）以旋渦方式從內圈連接柵極端，并往外旋連接至源極端。

6.根據權利要求1的碳化硅半導體場效晶體管的柵源極保護結構，其特征在于，多晶硅層（5）多數區塊位于柵極金屬層（7-1）的下方。

7.碳化硅半導體場效晶體管的柵源極保護結構的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、外延片上以離子注入工藝形成了P-阱區，并經過1500℃-1700℃高溫氮氣環境下高溫處理；

S2、以1200℃-1400℃環境氧化并加以沉積方式完成高度為0.1um-2.5um場氧化層，在光刻定義出區域后蝕刻掉不需要的區域，再同樣以1200℃-1400℃的高溫完成碳化硅表面的柵極氧化層；

S3、在S2之后沉積非摻雜的柵極多晶硅，并全面注入硼離子，將其變成P型多晶硅；

S4、以一層光刻定義N型多晶硅區域，以磷離子注入將P型多晶硅部份形成N型多晶硅,再利用另一光刻板蝕刻掉不需多晶硅的區域；

S5、沉積介電層；

S6、光刻蝕刻出金屬接觸孔，最后將金屬鋁沉積后再以光刻分隔出柵極金屬層及源極金屬層即完成。