一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件及其制备方法，该MOSFET器件包括：栅介质层；基区，包括第一基区和第二基区，分别位于栅介质层的两侧；电流扩散层，位于栅介质层和第二基区之间；漂移层，位于基区和电流扩散层的下表面；衬底层，位于漂移层的下表面；漏极，位于衬底层的下表面；多晶硅层，位于栅介质层的内表面；栅极，位于多晶硅层的上表面；第一源区，位于基区的预设区域的上表面；第二源区，位于基区的其余区域的上表面；源极，位于第一源区和第二源区的上表面。本发明专利技术的这种MOSFET器件，通过改变单侧P型基区的结构，在不增大器件元胞面积的情况下，降低了槽栅拐角的电场聚集，提高了器件的击穿电压。

A silicon carbide single-side deep L-shaped base structure MOSFET device and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件及其制备方法
本专利技术属于微电子
，具体涉及一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件及其制备方法。
技术介绍
宽带隙半导体材料碳化硅具有较大的禁带宽度，较高的临界击穿电场，高热导率和高电子饱和漂移速度等优良物理和化学特性，适合制作高温，高压，大功率，抗辐照的半导体器件。在功率电子领域中，功率MOSFET器件已被广泛应用，它具有栅极驱动简单，开关时间短等特点。在传统的槽栅结构MOSFET中，栅介质层拐角处电场集中导致栅介质层击穿，使得器件在低于额定击穿电压下发生击穿，严重影响到器件的正向阻断特性。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术的一个实施例提供了一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件，包括：栅介质层；基区，包括第一基区和第二基区，分别位于所述栅介质层的两侧；电流扩散层，位于所述栅介质层和所述第二基区之间；漂移层，位于所述基区和所述电流扩散层的下表面；衬底层，位于所述漂移层的下表面；漏极，位于所述衬底层的下表面；多晶硅层，位于所述栅介质层的内表面；栅极，位于所述多晶硅层的上表面。第一源区，位于所述基区的预设区域的上表面；第二源区，位于所述基区的其余区域的上表面；源极，位于所述第一源区和所述第二源区的上表面。在本专利技术的一个实施例中，所述衬底层为N型掺杂的SiC衬底。在本专利技术的一个实施例中，所述漂移层的厚度为8～10μm。在本专利技术的一个实施例中，所述第二基区为截面为L形的P型基区。在本专利技术的一个实施例中，所述第一基区和所述第二基区的掺杂元素均为B元素或Al元素。在本专利技术的一个实施例中，所述B元素或者所述Al元素的掺杂浓度均为1×1017～3×1017/cm3。在本专利技术的一个实施例中，所述第一源区的掺杂元素为B元素或者Al元素。在本专利技术的一个实施例中，所述第二源区的掺杂元素为P元素或者N元素。在本专利技术的一个实施例中，所述源极和所述漏极的材料均为Ni/Ti/Ni/Ag叠层金属材料；所述栅极的材料为Al。本专利技术的另一个实施例提出了一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件的制备方法，包括：在衬底层的上表面生长漂移层；在所述漂移层的上表面生长基区；在所述基区的预设区域生长第一源区；在所述基区的其余区域生长第二源区；刻蚀所述第二源区，直到所述漂移层和所述基区中，形成沟槽；在所述沟槽的底部淀积电流扩散层；在所述电流扩散层的上表面以及所述沟槽的其余区域的内表面氧化形成栅介质层；在所述栅介质层内生长多晶硅层；在所述多晶硅层的上表面制备形成栅极；在所述第一源区和所述第二源区的上表面制备形成源极；在所述衬底层的下表面制备形成漏极。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术通过改变P型基区的结构，在不增大器件元胞面积的情况下，降低了槽栅拐角电场聚集，提高了MOSFET器件的击穿电压；2、本专利技术通过P型基区的结构，减小了栅漏之间的电容耦合，减小了器件开关过程中的米勒平台，增大了器件的开关速度，减小了能量损耗，降低了MOSFET器件的高频工作下的散热要求；3、本专利技术通过低掺杂浓度深L形基区，使得深L形基区一侧的沟道可以正常导电，并且通过深L形基区底部电场屏蔽作用提高器件的击穿电压。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件的截面结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件的制备方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件的漂移层的截面结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件的基区的截面结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件的第一源区和第二源区的截面结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件的电流扩散层的截面结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件的多晶硅层的截面结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。需要说明的是，本实施例中提到的“上”“下”“左”“右”为该MOSFET器件结构处于图示状态时的位置关系，“长”为该MOSFET器件结构处于图示状态时的横向尺寸，“厚”为该MOSFET器件结构处于图示状态时的纵向尺寸。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件的截面结构示意图。一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件，包括：栅介质层101；基区102，基区102包括第一基区1021和第二基区1022，分别位于栅介质层101的两侧，其中，第二基区1022为截面为深L形结构的P型基区；电流扩散层104，位于栅介质层101和第二基区1022之间；漂移层105，位于基区和电流扩散层104的下表面；衬底层106，位于漂移层105的下表面；漏极107，位于衬底层106的下表面；多晶硅层108，位于栅介质层101的内表面；栅极109，位于多晶硅层108的上表面；第一源区110，位于基区的预设区域的上表面；第二源区111，位于基区的其余区域的上表面；源极112，位于第一源区110和第二源区111的上表面；进一步地，该衬底层106为N型掺杂的SiC衬底，该衬底层106的掺杂元素为P元素或者N元素，P元素或者N元素的掺杂浓度均为5×1018～1×1020/cm3，高掺杂的衬底层106可以减少MOSFET器件的导通电阻，从而改善器件的性能。在一个具体实施例中，衬底层106的厚度为2～5μm。进一步地，漂移层105为N-型SiC漂移层105，掺杂元素为P元素或者N元素，N-型漂移层105掺杂P元素或者N元素的掺杂浓度均为1×1015～1×1016/cm3。该漂移层105主要是为了反向截至工作下承担漏极107电压，防止器件被击穿。需要说明的是，该漂移层105分为两部分，第一部分位于第二基区1022的下表面，第二部分位于第一基区1021的下表面以及第一部分漂移层105的上表面。在一个具体实施例中，第一部分漂移层105的厚度为8～10μm。合适的厚度可以增大器件的导通电阻和击穿电压，使得器件的耐压性能增强。进一步地，电流扩散层104为N型SiC电流扩散层104，掺杂元素为P元素或者N元素，N型电流扩散层104掺杂P元素或者N元素的掺杂浓度均为1×1017～5×1017/cm3。该N型电流扩散层104位于栅介质层101和第二基区1022之间，主要用于改善器件的导通特性，降低导通电阻，较低浓度的掺杂会改善器件的栅漏电容增大，器件开关特性特化的问题。进一步地，第一基区1021为截面为方形的P型SiC基区102，该P型基区102的掺杂元素为B元素或者Al元素；第二基区1022为截面为深L形的P型SiC基区103，该P型基区103的掺杂元素为B元素或者Al元素；第一基区1021和第二基区1022的掺杂浓度均为1×1017～3×1017/cm3。在一个具体实施例中，通过将第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件，其特征在于，包括：栅介质层；基区，包括第一基区和第二基区，分别位于所述栅介质层的两侧；电流扩散层，位于所述栅介质层和所述第二基区之间；漂移层，位于所述基区和所述电流扩散层的下表面；衬底层，位于所述漂移层的下表面；漏极，位于所述衬底层的下表面；多晶硅层，位于所述栅介质层的内表面；栅极，位于所述多晶硅层的上表面；第一源区，位于所述基区的预设区域的上表面；第二源区，位于所述基区的其余区域的上表面；源极，位于所述第一源区和所述第二源区的上表面。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件，其特征在于，包括：栅介质层；基区，包括第一基区和第二基区，分别位于所述栅介质层的两侧；电流扩散层，位于所述栅介质层和所述第二基区之间；漂移层，位于所述基区和所述电流扩散层的下表面；衬底层，位于所述漂移层的下表面；漏极，位于所述衬底层的下表面；多晶硅层，位于所述栅介质层的内表面；栅极，位于所述多晶硅层的上表面；第一源区，位于所述基区的预设区域的上表面；第二源区，位于所述基区的其余区域的上表面；源极，位于所述第一源区和所述第二源区的上表面。2.根据权利要求1所述的碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件，其特征在于，所述衬底层为N型掺杂的SiC衬底。3.根据权利要求2所述的碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件，其特征在于，所述漂移层的厚度为8～10μm。4.根据权利要求1所述的碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件，其特征在于，所述第二基区为截面为L形的P型基区。5.根据权利要求4所述的碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件，其特征在于，所述第一基区和所述第二基区的掺杂元素均为B元素或Al元素。6.根据权利要求5所述的碳化硅单侧深L形基区结构的MOSFET器件，其特征在于，所述B元素或者所述Al元素的掺杂浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋庆文，张玉明，白瑞杰，汤晓燕，张艺蒙，王悦湖，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61