[發明專利]一種基于SiC襯底的耐高溫高性能CMOS及其制備方法

在審

• 申請號: 202310412926.0
• 申請日: 2023-04-18
• 公開（公告）號: CN116404008A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 崔鵬;李漢和;徐明升;崔瀠心;鐘宇;李樹強;韓吉勝;徐現剛
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01L27/092
• 分類號: H01L27/092;H01L21/8238;H01L29/16
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王楠

1.一種基于SiC襯底的耐高溫高性能CMOS，其特征在于，包括SiC襯底和生長在SiC襯底上的n型SiC外延層，n型SiC外延層上方有一部分設置有p型GaN外延層，p型GaN外延層上方設有氧化層，氧化層兩側制備有歐姆接觸金屬源極和歐姆接觸金屬漏極，氧化層上方為肖特基接觸金屬柵極，形成GaN?P型溝道MOS管；另一部分n型SiC外延層內部設有p型SiC屏蔽區，p型SiC屏蔽區內部有對稱的兩處n⁺型SiC離子注入區，兩處n⁺型SiC離子注入區上方分別制備有歐姆接觸金屬源極和歐姆接觸金屬漏極，剩余表面被氧化層覆蓋，歐姆接觸金屬源極和歐姆接觸金屬漏極之間的氧化層上方設有肖特基接觸金屬柵極，形成SiC?N型溝道MOS管；GaN?P型溝道MOS管的歐姆接觸金屬漏極與SiC?N型溝道MOS管的歐姆接觸金屬漏極相連，GaN?P型溝道MOS管的肖特基接觸金屬柵極與SiC?N型溝道MOS管的肖特基接觸金屬柵極相連，形成SiC襯底上的CMOS器件。

2.根據權利要求1所述的基于SiC襯底的耐高溫高性能CMOS，其特征在于，n型SiC外延層的摻雜濃度為1×10¹⁵-1×10¹⁶cm^-3；n型SiC外延層的厚度為5-15μm；

優選的，所述n型SiC外延層的摻雜濃度為5×10¹⁵cm^-3；n型SiC外延層的厚度為10μm。

3.根據權利要求1所述的基于SiC襯底的耐高溫高性能CMOS，其特征在于，p型SiC屏蔽區的摻雜濃度為1×10¹⁶-1×10¹⁷cm^-3；p型SiC屏蔽區的厚度為400-600nm；

優選的，所述p型SiC屏蔽區的摻雜濃度為5×10¹⁶cm^-3；p型SiC屏蔽區的厚度為500nm。

4.根據權利要求1所述的基于SiC襯底的耐高溫高性能CMOS，其特征在于，n⁺型SiC離子注入區的離子摻雜濃度為5×10¹⁷-5×10¹⁸cm^-3；n⁺型SiC離子注入區的厚度為0.5-1.5μm；

優選的，n⁺型SiC離子注入區的離子摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3,n⁺型SiC離子注入區的厚度為1μm。

5.根據權利要求1所述的基于SiC襯底的耐高溫高性能CMOS，其特征在于，p型GaN外延層的離子摻雜濃度為1×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3；p型GaN外延層的厚度為70-130nm；

優選的，p型GaN外延層的離子摻雜濃度為1×10¹⁹cm^-3,p型GaN外延層的厚度為100nm。

6.根據權利要求1所述的基于SiC襯底的耐高溫高性能CMOS，其特征在于，氧化層的厚度為30-70nm；

優選的，氧化層的厚度為50nm。

7.根據權利要求1所述的基于SiC襯底的耐高溫高性能CMOS，其特征在于，SiC?N型溝道MOS管歐姆接觸金屬源極和歐姆接觸金屬漏極的材料為Ni金屬、Al/Ti金屬疊層、Ni/Ti/Ni金屬疊層中任意一種；

SiC?N型溝道MOS管肖特基接觸金屬柵極的材料為Ni金屬、Ni/Au金屬疊層、Ti/Au金屬疊層中任意一種；

GaN?P型溝道MOS管歐姆接觸金屬源極和歐姆接觸金屬漏極的材料為Ti/Al/Ni/Au金屬疊層、Ti/Al/Ti/Au金屬疊層或Ti/Al/Mo/Au金屬疊層中任意一種；

GaN?P型溝道MOS管肖特基接觸金屬柵極的材料為Ni/Au金屬疊層、Pt/Au合金或Pd/Au金屬疊層中任意一種。