一种SiCMOSFET结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种SiC MOSFET结构，包括SiC衬底层、SiC外延层、P

【技术实现步骤摘要】
一种SiC MOSFET结构及其制造方法


[0001]本专利技术属于半导体器件
，具体涉及一种SiC MOSFET结构及其制造方法。

技术介绍

[0002]SiC材料具有宽带隙、高饱和漂移速度、高热导率和高临界击穿电场等优点，特别适用于制备大功率，高压，耐高温MOSFET器件。目前，国际上的Wolfspeed，Infineon，Rohm，ST等公司已经推出了非常成熟的MOSFET产品，电压范围覆盖650V
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1700V。
[0003]与传统的Si材料不同，由于掺杂的杂质离子即使在1700℃的高温条件下在SiC材料中几乎不扩散，因此，不能像Si材料中采用双扩散的形式形成自对准沟道。在SiC MOSFET的制造中，一般需要通过阱注入和源注入两次注入来形成沟道，但是这种方法非常依赖于光刻的套准精度，对于沟道长度低于0.6μm的MOSFET器件制造，这种制造方式引入的偏差容易造成两边沟道长度相差较大，进而造成器件性能劣化，可靠性降低。为了降低SiC MOSFET制造中对光刻机套刻精度的依赖性，目前，有三种工艺用于SiC MOSFET的自对准沟道的形成，分别是侧墙自对准工艺，多晶硅氧化自对准工艺和倾斜掩膜注入自对准工艺，虽然自对准工艺可以解决器件两边沟道长度不相等问题，但是，由于源注入一般都是重掺杂，并且为了抑制MOSFET中的寄生二极管导通，需要在源区注入与阱区相同的杂质，并且该注入一般也是重掺杂，这样就对源接触注入区引入了非常高的补偿掺杂，造成杂质激活效率低，欧姆接触增大。
专利技术内容
[0004]针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种结构简单、使用方便的SiC MOSFET结构，该结构降低了自对准SiC MOSFET正面源极接触的欧姆接触电阻，降低了器件损耗；本专利技术还提供了一种SiC MOSFET制造方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种SiC MOSFET结构，包括SiC衬底层、SiC外延层、P
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well区、P+区和N+区，所述SiC外延层生长在SiC衬底层上，SiC外延层覆盖SiC衬底层，在SiC外延层上远离SiC衬底层的一侧设有P
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well区、P+区和N+区。
[0006]进一步的，所述SiC外延层的两侧均设有P
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well区、P+区和N+区，N+区位于P
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well区，P+区的顶部与N+区的底部平齐，P+区底部所在深度大于P
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well区底部所在深度。
[0007]进一步的，所述P
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well区为水平放置的∟型结构包括竖区和横区，竖区的顶部与SiC外延层的顶部平齐，N+区位于∟型结构形成的空间中，N+区的顶部与竖区顶部平齐，N+区的长度与横区长度一致，P+区位于横区远离竖区的一端的端部，P+区的底部深于横区的底部，P+区的顶部与横区的顶部平齐。
[0008]进一步的，所述SiC MOSFET结构还包括源极欧姆接触金属和漏极欧姆接触金属，源极欧姆接触金属呈Z字型结构设置在P+区和N+区上方，源极欧姆接触金属覆盖P+区和部分N+区，漏极欧姆接触金属呈平板状设置在SiC衬底层的底部，漏极欧姆接触金属覆盖SiC衬底层的底部。
[0009]进一步的，所述SiC外延层的顶部设有栅介质和多晶硅栅极，栅介质的底部与SiC外延层顶部、P
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well区的竖区顶部、N+区的顶部贴合，栅介质覆盖SiC外延层、P
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well区的竖区和部分N+区，多晶硅栅极位于栅介质的上方且覆盖栅介质；在多晶硅栅极的上表面、多晶硅栅极的两侧壁和栅介质的两侧壁设有层间介质ILD。
[0010]进一步的，所述源极欧姆接触金属上表面、层间介质ILD上表面设置金属层Ⅰ，且金属层Ⅰ上露出栅接触孔，漏极欧姆接触金属下表面设置金属层Ⅱ形成漏极，在金属层Ⅰ上从下到上依次设置钝化介质PA层和Polymide层并露出源极。
[0011]本专利技术还涉及一种SiC MOSFET制造方法，基于上述一种SiC MOSFET结构，所述制造方法为：
[0012]步骤一：采用RCA方法清洗SiC外延层，并使用BOE(buffered oxide etch)或者DHF(diluted HF)去除SiC外延层表面的自然氧化物，得到洁净的碳化硅外延片；
[0013]步骤二：在洁净的SiC外延层表面沉积介质作为P
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well注入掩膜，并采用光刻胶涂在P
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well注入掩膜上对P
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well注入掩膜进行保护，对P
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well注入区对应的P
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well注入掩膜进行曝光并刻蚀掉，进行高温注入离子形成P
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well区；
[0014]步骤三：不去除P
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well注入掩膜，采用CVD介质淀积并刻蚀的方法形成N+注入掩膜，并进行高温注入形成N+区；
[0015]步骤四：移除N+注入掩膜，再次通过CVD淀积形成P+注入掩膜，并采用光刻胶涂在P+注入掩膜上对P+注入掩膜进行保护，对P+注入区对应的P+注入掩膜曝光并刻蚀掉，进行高温注入形成P+区，紧接着不去除P+注入掩膜，对SiC外延层进行刻蚀，将表层的SiC层刻蚀掉；
[0016]步骤五：移除P+注入掩膜，先将晶片采用稀HCl和RCA清洗，并在表面淀积碳膜对表面进行保护；再将晶片在高温下进行高温注入离子的激活退火，然后将晶片表面的碳膜移除掉，对SiC的表面进行牺牲氧化形成SiO2，并用BOE清洗去除SiO2；
[0017]步骤六：通过栅氧工艺在表面形成栅介质和多晶硅栅极，采用光刻胶作为掩膜，将栅氧之外多余的栅介质和多晶硅栅极刻蚀掉；
[0018]步骤七：通过CVD的方法淀积层间介质ILD，并通过光刻和刻蚀形成源极接触孔；
[0019]步骤八：在正面沉积源极欧姆接触金属，在背面沉积漏极欧姆接触金属，源极欧姆接触金属呈Z字型结构设置在P+区和N+区上方，漏极欧姆接触金属呈平板状设置在SiC衬底层的底部；
[0020]步骤九：在源极欧姆接触金属上表面、层间介质ILD上表面和位于背面的漏极欧姆接触金属下表面进行金属加厚处理，并在上表面露出栅接触孔，在上表面淀积钝化介质，并通过光刻将栅极和源极接触区的钝化介质刻蚀掉。
[0021]进一步的，所述步骤四中将P+注入区域的SiC外延层向下刻蚀，P+注入区的表面被刻蚀掉，刻蚀的深度大于等于N+注入的宽度，P+区所在深度大于N+区所在深度。
[0022]进一步的，所述步骤五的具体操作为：移除表面的P+注入掩膜并通过稀HCl和RCA清洗洁净后，在表面淀积一层碳膜或者采用光刻胶高温处理形成富碳层作为高温退火保护层，该膜层的厚度为10nm
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600nm；并在高温惰性气体气氛下进行退火，退火温度为1600℃
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1900℃，时间为5min
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SiC MOSFET结构，其特征在于：包括SiC衬底层(1)、SiC外延层(2)、P
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well区(3)、P+区(4)和N+区(5)，所述SiC外延层(2)生长在SiC衬底层(1)上，SiC外延层(2)覆盖SiC衬底层(1)，在SiC外延层(2)上远离SiC衬底层(1)的一侧设有P
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well区(3)、P+区(4)和N+区(5)。2.如权利要求1所述的一种SiC MOSFET结构，其特征在于：所述SiC外延层(2)的两侧均设有P
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well区(3)、P+区(4)和N+区(5)，N+区(5)位于P
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well区(3)，P+区(4)的顶部与N+区(5)的底部平齐，P+区(4)底部所在深度大于P
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well区(3)底部所在深度。3.如权利要求2所述的一种SiC MOSFET结构，其特征在于：所述P
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well区(3)为水平放置的∟型结构包括竖区(31)和横区(32)，竖区(31)的顶部与SiC外延层(2)的顶部平齐，N+区(5)位于∟型结构形成的空间中，N+区(5)的顶部与竖区(31)顶部平齐，N+区(5)的长度与横区(32)长度一致，P+区(4)位于横区(32)远离竖区(31)的一端的端部，P+区(4)的底部深于横区(32)的底部，P+区(4)的顶部与横区(32)的顶部平齐。4.如权利要求3所述的一种SiC MOSFET结构，其特征在于：所述SiC MOSFET结构还包括源极欧姆接触金属(6)和漏极欧姆接触金属(7)，源极欧姆接触金属(6)呈Z字型结构设置在P+区(4)和N+区(5)上方，源极欧姆接触金属(6)覆盖P+区(4)和部分N+区(5)，漏极欧姆接触金属(7)呈平板状设置在SiC衬底层(1)的底部，漏极欧姆接触金属(7)覆盖SiC衬底层(1)的底部。5.如权利要求4所述的一种SiC MOSFET结构，其特征在于：所述SiC外延层(2)的顶部设有栅介质(8)和多晶硅栅极(9)，栅介质(8)的底部与SiC外延层(2)顶部、P
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well区(3)的竖区顶部、N+区(5)的顶部贴合，栅介质(8)覆盖SiC外延层(2)、P
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well区(3)的竖区(31)和部分N+区(5)，多晶硅栅极(9)位于栅介质(8)的上方且覆盖栅介质(8)；在多晶硅栅极(9)的上表面、多晶硅栅极(9)的两侧壁和栅介质(8)的两侧壁设有层间介质ILD(10)。6.如权利要求5所述的一种SiC MOSFET结构，其特征在于：所述源极欧姆接触金属(6)上表面、层间介质ILD(10)上表面设置金属层Ⅰ(11)，且金属层Ⅰ(11)上露出栅接触孔，漏极欧姆接触金属(7)下表面设置金属层Ⅱ(12)形成漏极(15)，在金属层Ⅰ(11)上从下到上依次设置钝化介质PA层(13)和Polymide层(14)并露出源极(14)。7.一种SiC MOSFET制造方法，其特征在于：基于权利要求1至6任意一项所述的一种SiC MOSFET结构，所述制造方法为：步骤一：去除SiC外延层表面的自然氧化物，得到洁净的碳化硅外延片；步骤二：在洁净的SiC外延层表面沉积介质作为P
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well注入掩膜(15)，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明山，乔庆楠，王敬，袁松，
申请(专利权)人：芜湖启迪半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：