一种JFET区T型高掺碳化硅MOSFET的单胞结构及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种JFET区T型高掺碳化硅MOSFET的单胞结构及制备方法，包括第二导电类型外延层，第二导电类型外延层两肩依次生长第一导电类型阱区域，第二导电类型源区域和第一导电类型重掺杂区域，两个阱区域中间引入第一导电类型区域；可以在增加JFET宽度的同时抑制器件栅氧内的电场强度，从而在不影响器件阻断的条件下，增加JFET区域的宽度，降低JFET区域的电阻，提升器件的导通特性。

【技术实现步骤摘要】
一种JFET区T型高掺碳化硅MOSFET的单胞结构及制备方法
本专利技术涉及功率半导体领域，尤其涉及一种JFET区T型高掺碳化硅MOSFET的单胞结构及制备方法。
技术介绍
碳化硅MOSFET在高压高温等应用环境中，有很大的应用潜力，这主要得益于碳化硅材料大禁带宽度，高击穿电场和高热导率。目前碳化硅MOSFET器件存在严重的栅氧可靠性问题，为了改善器件的可靠性，必须抑制碳化硅MOSFET器件栅氧内的电场强度。为了提升碳化硅MOSFET器件的正向导通特性，通常希望能够增加JFET区域的宽度，降低JFET区域的电阻。但是JFET宽度的增加，会使得相邻P阱对栅氧电场抑制能力减弱，从而又引起栅氧可靠性问题。因此JFET的宽度必须在正向导通特性和栅氧可靠性问题之间做一个折中。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种JFET区T型高掺碳化硅MOSFET的单胞结构及制备方法。技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种JFET区T型高掺碳化硅MOSFET的单胞结构，包括第二导电类型外延层，第二导电类型外延层两肩依次生长第一导电类型阱区域，第二导电类型源区域和第一导电类型重掺杂区域，两个阱区域中间引入第一导电类型区域；器件上方中间依次制备栅氧化层和栅电极，上方两端设置源电极，再在上方覆盖钝化保护介质，器件底部设置漏电极。所述第一导电类型区域可以是一层结构也可以是多层结构，所述多层结构的宽度也可以相同也可以不同，所述多层结构在高度方向上可以接触也可以有一定的间距。所述第二导电类型外延层包括重掺杂层和轻掺杂层。一种JFET区T型高掺碳化硅MOSFET单胞结构的制备方法，包括步骤：(1)在碳化硅衬底上生长第二导电类型外延层；(2)制备掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导电类型阱区域；(3)去除之前的掩膜介质，重新制备掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第二导电类型源区域；(4)去除之前的掩膜介质，重新制备掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导电类型重掺杂区域；(5)去除之前的掩膜介质，重新制备掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导电类型区域，所述第一导电类型区域可以是一层结构也可以是多层结构；(6)制作栅氧化层和栅电极；(7)最后制作源极，钝化保护介质和漏极。步骤(5)后还包括，在第一导电类型区域和第一导电类型阱区域之间引入第二导电类型掺杂区域。所述步骤(5)中，所述掩膜介质可以普通掩膜介质，也可以是多晶硅掩膜介质或二氧化硅掩膜介质。使用普通掩膜介质制备多层结构的步骤为：去除之前的掩膜介质，重新制备掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导电类型区域1；去除之前的掩膜介质，重新制备掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导电类型区域2；去除之前的掩膜介质，重新制备掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导电类型区域3；以此类推。使用多晶硅掩膜介质简化制备步骤为：去除之前的掩膜介质，重新制备多晶硅掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导电类型区域1；进行多晶硅自氧化，制备第一导电类型区域2注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导电类型区域2；进行多晶硅自氧化，制备第一导电类型区域3注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导电类型区域3；以此类推。使用二氧化硅掩膜介质简化制备步骤为：去除之前的掩膜介质，重新制备二氧化硅掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导电类型区域3；对有源区进行全片刻蚀，得到第一导电类型区域2注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导电类型区域2；对有源区进行全片刻蚀，得到第一导电类型区域1注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导电类型区域1；以此类推。使用二氧化硅掩膜介质简化制备步骤为：去除之前的掩膜介质，重新制备二氧化硅掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，对掩膜介质进行刻蚀，得到多层第一导电类型区域的注入掩膜介质，通过离子注入形成多层第一导电类型区域，多层同时刻蚀。有益效果：本专利技术通过在JFET区域引入额外的注入掺杂区域，可以在增加JFET宽度的同时，很好的抑制器件栅氧的电场强度，同时也提高了器件的导通能力。本专利技术有利于在器件正向导通特性和栅氧可靠性问题之间作更好的折中，提升器件的性能。附图说明图1是碳化硅MOSFET单胞结构示意图；图2是实施实例一碳化硅功率MOSFET单胞制备流程示意图；图3是实施实例二碳化硅功率MOSFET单胞制备流程示意图；图4是实施实例三碳化硅功率MOSFET单胞制备流程示意图；图5是实施实例四碳化硅功率MOSFET单胞制备流程示意图；图6是实施实例五碳化硅功率MOSFET单胞制备流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。为了提高器件的正向导通特性，通常希望JFET宽度越宽越好；但是JFET宽度的增加，会使得器件栅氧内的电场强度在阻断状态时过高，而发生击穿。本专利技术引入第一导电类型区域，可以在增加JFET宽度的同时抑制器件栅氧内的电场强度，从而在不影响器件阻断的条件下，增加JFET区域的宽度，降低JFET区域的电阻，提升器件的导通特性。如图1所示，本专利技术所述的JFET区T型高掺碳化硅MOSFET的单胞结构，包括第一导电类型区域1，第一导电类型区域2，第一导电类型区域3，第二导电类型外延层4，第一导电类型阱区域5，第二导电类型源区域6，源电极7，栅氧化层8，栅电极9，钝化保护介质10，漏电极11和第一导电类型重掺杂区域12；第二导电类型外延层4两肩依次生长第一导电类型阱区域5，第二导电类型源区域6和第一导电类型重掺杂区域12，两个阱区域5中间引入第一导电类型区域；器件上方中间依次制备栅氧化层8和栅电极9，上方两端设置源电极7，再在上方覆盖钝化保护介质10，器件底部设置漏电极11。第一导电类型区域可以是一层结构也可以是多层结构，多层结构的宽度也可以相同也可以不同。多层结构在高度方向上可以接触也可以有一定的间距。第二导电类型外延层4一般包括重掺杂层42和轻掺杂层41。第一导电类型区域可以为均匀掺杂，也可以为非均匀掺杂，但是掺杂浓度大于区域41的掺杂浓度。本专利技术所述的JFET区T型高掺碳化硅MOSFET单胞结构的制备方法包括步骤：(1)在碳化硅衬底上生长一定厚度和掺杂浓度的第二导电类型外延层4，外延层的厚度和掺杂浓度可根据器件的阻断电压进行选择，第二导电类型外延层4一般包括重掺杂层42和轻掺杂层41，但是也可以不存在重掺杂层42；(2)制备掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导电类型阱区域5；(3)去除之前的掩膜介质，重新制备掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第二导电类型源区域6；(4)去除之前的掩膜介质，重新制备掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种JFET区T型高掺碳化硅MOSFET的单胞结构，其特征在于：包括第二导电类型外延层(4)，第二导电类型外延层(4)两肩依次生长第一导电类型阱区域(5)，第二导电类型源区域(6)和第一导电类型重掺杂区域(12)，两个阱区域中间引入第一导电类型区域；器件上方中间依次制备栅氧化层(8)和栅电极(9)，上方两端设置源电极(7)，再在上方覆盖钝化保护介质(10)，器件底部设置漏电极(11)。

【技术特征摘要】
1.一种JFET区T型高掺碳化硅MOSFET的单胞结构，其特征在于：包括第二导电类型外延层(4)，第二导电类型外延层(4)两肩依次生长第一导电类型阱区域(5)，第二导电类型源区域(6)和第一导电类型重掺杂区域(12)，两个阱区域中间引入第一导电类型区域；器件上方中间依次制备栅氧化层(8)和栅电极(9)，上方两端设置源电极(7)，再在上方覆盖钝化保护介质(10)，器件底部设置漏电极(11)。2.根据权利要求1所述的JFET区T型高掺碳化硅MOSFET的单胞结构，其特征在于：所述第一导电类型区域可以是一层结构也可以是多层结构，所述多层结构的宽度也可以相同也可以不同，所述多层结构在高度方向上可以接触也可以有一定的间距。3.根据权利要求1所述的JFET区T型高掺碳化硅MOSFET的单胞结构，其特征在于：所述第二导电类型外延层(4)包括重掺杂层(42)和轻掺杂层(41)。4.一种JFET区T型高掺碳化硅MOSFET单胞结构的制备方法，其特征在于：包括步骤：(1)在碳化硅衬底上生长第二导电类型外延层(4)；(2)制备掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导电类型阱区域(5)；(3)去除之前的掩膜介质，重新制备掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第二导电类型源区域(6)；(4)去除之前的掩膜介质，重新制备掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导电类型重掺杂区域(12)；(5)去除之前的掩膜介质，重新制备掩膜介质，通过光刻、刻蚀等工艺后，制备注入掩膜介质，通过离子注入工艺制作第一导电类型区域，所述第一导电类型区域可以是一层结构也可以是多层结构；(6)制作栅氧化层(8)和栅电极(9)；(7)最后制作源极(7)，钝化保护介质(10)和漏极(11)。5.根据权利要求4所述的JFET区T型高掺碳化硅MOSFET单胞结构的制备方法，其特征在于：步骤(5)后还包括，在第一导电类型区域和第一导电类型阱区域之间引入第二导电类型掺杂区域。6.根据权利要求4所述的JFET区T型高掺碳化硅MOSFET单胞结构的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨同同，柏松，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32