一种碳化硅MOSFETs功率器件及其利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种半导体功率器件及其利记博彩app，具体设及一种碳化娃（SiC)金 属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET)功率器件及其利记博彩app。
【背景技术】
[0002] 功率器件现已广泛的用于承载大电流承受高电压，金属氧化物半导体场效应晶体 管（MOSFET)是微处理器和半导体存储器等大规模或超大规模集成电路最重要的电力电子 器件，它具有导通电阻低、负载电流大等优点，非常适合用作开关器件。在功率MOSFET中， 将控制信号提供给栅电极，插入该栅电极的绝缘体，将其与半导体表面分开，通过传输多数 载流子进行电流导电。功率MOSFET能够提供非常安全的工作区，并能与单位单元结构并 行。
[0003] 目前制作MOS阳T材料大多使用Si,随着电子技术的进步，高溫、高频、强福射等恶 劣条件对半导体器件和电路提出了更高的要求，Si由于其材料特性已经无法满足要求，而 SiC材料将是大功率、高溫和高频工作的半导体器件的最好选择。
[0004] 常规垂直双注入碳化娃MOS阳T器件的反型层沟道载流子有效迁移率低，难W制 造大电流、低导通电阻、高耐压的垂直MOSFET器件。其结构如图1所示。通常通过侣和/ 或棚注入实现P阱，通过氮或憐注入实现n+源区，通过侣注入实现基区P+区，然后去除所 有的注入掩膜，再于1600°CW上的高溫下激活注入的渗杂杂质。栅介质层是通过在各种气 氛下对实现P阱、n+源和P+区W后的碳化娃进行热氧化或低压化学气相淀积来实现，或者 通过先进行热氧化再进行淀积实现的。栅介质层是单一的或复合叠层。 阳0化]上述结构存在的问题是沟道表面难W形成有效的反型层，且反型层表面有效电子 迁移率低，由此导致器件的阔值电压非常高、导通电阻非常大。运是由于为防止P阱基区在 反向时的穿通，P阱区载流子浓度至少大于IX10"cm3,碳化娃的低本征载流子浓度使得具 有运样低浓度的P阱区沟道表面仍然难W形成有效的反型层，器件阔值电压过大；另外高 能量的离子注入也使得栅介质和碳化娃之间的界面态密度过大，W至大大降低沟道表面自 由电子的有效迁移率，器件导通电阻过大；此外，P阱侣注入渗杂形成的P型SiC侣分凝及 注入渗杂剂的高溫激活都会对沟道表面反型层电子有效迁移率起负面作用。
[0006] 所谓的"ACCUFET"结构由于沟道表面为积累层而不是反型层，可W避免垂直双注 入结构的沟道难W形成有效的反型层的问题。如图2所示，运种结构是利用pn结的内建电 势使得表面n型层在栅极零偏压下完全耗尽实现常闭器件。然而，形成运种具有表面n型 层的P阱，仍需要通过高能量、大剂量的离子注入及在1600°CW上的高溫退火激活注入的 P型渗杂杂质来实现，W保证器件阻断时P阱不会发生穿通和足够小的基区横向电阻，防止 形成円锁，所W无法避免沟道表面积累层电子有效迁移率导致的负面影响，另外难W通过 单一渗杂杂质同时实现表面n型层和高载流子浓度P阱埋层的结构。因此需要提供一种避 免离子注入和高溫退火而实现"ACCUFET"结构的方法，从而消除其对沟道表面积累层沟道 表面迁移率的负面影响。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种碳化娃（SiC)金属-氧化物-半导体场效应晶体管 (MOSFET)功率器件及其利记博彩app，减少经过离子注入和高溫退火处理后的SiC和栅介质之 间的界面态密度，减少器件的性能退化，提高沟道载流子的有效迁移率。
[0008] 为实现上述目的，本发明采用W下技术方案：
[0009] 一种碳化娃MOS阳Ts功率器件，该器件包括：
[0010] 1)双注入碳化娃MOS阳T:n型的碳化娃衬底，所述衬底上的n型碳化娃漂移层，所 述漂移层包含具有间隔的含n型碳化娃源区的P型碳化娃区，所述漂移层上的n型碳化娃 外延层，所述外延层被所述n型碳化娃区间隔，所述外延层上的氧化层，所述氧化层上的n 型多晶层； W11] 型沟道：自P型碳化娃区上的n型碳化娃外延区延伸至n型漂移层上的n型 碳化娃外延区；
[0012] 3)栅接触：位于栅介质层上，氮或憐注入的n型碳化娃之间；
[0013] 4)基区接触：位于P型碳化娃区和n型碳化娃区内。
[0014] 所述的碳化娃MOS阳Ts功率器件的第一优选方案，所述碳化娃为4H-SiC或 細-SiCc
[0015] 所述的碳化娃MOS阳Ts功率器件的第二优选方案，所述n型碳化娃衬底的载流子 浓度为l〇iS-l〇2icm3。
[0016] 所述的碳化娃MOS阳Ts功率器件的第S优选方案，所述n型碳化娃漂移层的载流 子浓度为l〇i4-l〇i6cm3O
[0017] 所述的碳化娃MOS阳Ts功率器件的第四优选方案，所述P型碳化娃区为包含在n 型碳化娃漂移层中具有间隔的有Al或B注入的碳化娃区。
[0018] 所述的碳化娃MOS阳Ts功率器件的第五优选方案，所述P型碳化娃区形成P阱， 其载流子浓度为l〇"-l〇"cm3,延伸至n型碳化娃漂移层内0. 2-3ym，P阱间的间距为 2-20UHId
[0019] 所述的碳化娃MOS阳Ts功率器件的第六优选方案，所述n型碳化娃区为包含在n 型碳化娃外延层和n型碳化娃漂移层中有被P型碳化娃区包围的氮或憐注入区。
[0020] 所述的碳化娃MOS阳Ts功率器件的第屯优选方案，所述n型碳化娃区的载流子浓 度大于P型碳化娃区，其载流子浓度为l〇iS-102°cm3。
[002U 所述的碳化娃MOS阳Ts功率器件的第八优选方案，所述基区接触包含n型碳化娃 区和P型碳化娃区内的欧姆接触；所述欧姆接触的金属为铁、儀、侣、钮、钢、钻、销和碳化铁 中的一种或其多种组份的合金。
[0022] 所述的碳化娃MOS阳Ts功率器件的第九优选方案，所述n型沟道处于n型外延层 内，延伸至但未进入n型碳化娃漂移层。
[0023] 所述的碳化娃MOSFETs功率器件的第十优选方案，所述栅接触为氮或憐注入的n 型多晶娃。
[0024] 所述的碳化娃MOS阳Ts功率器件的第十一优选方案，所述n型外延层中的n型沟 道区域在施加零伏栅偏压时是自耗尽的。
[00巧]所述的碳化娃MOS阳Ts功率器件的第十二优选方案，所述n型外延层中的n型沟 道区域的薄层电荷小于P型碳化娃区，其薄层电荷l〇i2-l〇"cm2。
[00%] 所述的碳化娃MOS阳Ts功率器件的第十S优选方案，所述n型外延层中的n型沟 道区域的厚度为0. 1-1ym，载流子浓度为l〇i6-l〇i8cm3O
[0027] 所述的碳化娃MOS阳Ts功率器件的第十四优选方案，该器件还包括与栅介质层相 对的n型碳化娃衬底上的漏接触。
[0028] 所述的碳化娃MOS阳Ts功率器件的第十五优选方案，该器件还包括P型碳化娃区 的基区接触窗口；所述接触窗口之上的源接触。
[0029] 一种所述的碳化娃MOSFETs功率器件的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0030] 1)在n型碳化娃漂移层注入P型杂质形成P型碳化娃区；
[0031] 2)n型碳化娃漂移层外延生成载流子浓度大于漂移层的n型碳化娃外延层；
[0032] 3)所述n型碳化娃外延层上制备氧化层形成栅介质层；
[0033] 4)所述栅介质层上制备多晶层图案形成未渗杂的栅接触；
[0034] 5)所述外延层内注入n型杂质形成n型碳化娃区，并延伸至所述P型碳化娃区内 被