本发明专利技术涉及碳化硅器件领域，公开了一种多次外延平面型碳化硅场效应管结构及其制造工艺，包括N型碳化硅衬底(102)，N型碳化硅衬底(102)的上表面设有外延层，外延层包括由下至上设置的N型碳化硅外延层(103)和P型碳化硅外延层(104)，N型碳化硅外延层(103)上设有P+注入区(105)、N+注入区(106)和JFET注入区(107)，还包括金属硅化物层(108)，金属硅化物层(108)与P+注入区(105)、N+注入区(106)欧姆接触。本发明专利技术提高了沟道区的电子迁移率，减少了沟道区的电阻，提高了器件的功率密度；可以有效的减少界面态缺陷密度，可以优化栅极可靠性；有源区金属硅化物工艺，有效的缩小了器件的尺寸。有效的缩小了器件的尺寸。有效的缩小了器件的尺寸。
【技术实现步骤摘要】
一种多次外延平面型碳化硅场效应管结构及其制造工艺
[0001]本专利技术涉及碳化硅器件领域，尤其涉及了一种多次外延平面型碳化硅场效应管结构及其制造工艺。
技术介绍
[0002]碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，除作磨料用外，还有很多其他用途，例如：以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁，可提高其耐磨性而延长使用寿命1～2倍；用以制成的高级耐火材料，耐热震、体积小、重量轻而强度高，节能效果好。低品级碳化硅(含SiC约85％)是极好的脱氧剂，用它可加快炼钢速度，并便于控制化学成分，提高钢的质量。此外，碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒。
[0003]碳化硅的硬度很大，莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上最硬的金刚石(10级)，具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时能抗氧化。
[0004]在Si材料已经接近理论性能极限的今天，SiC功率器件因其高耐压、低损耗、高效率等特性，一直被视为“理想器件”而备受期待。然而，相对于以往的Si材质器件，SiC功率器件在性能与成本间的平衡以及其对高工艺的需求，将成为SiC功率器件能否真正普及的关键。
[0005]碳化硅本身为一种极性晶体，不同极性面皆可能对电性能(热电性能、铁电性能)、生长性能等特性有所影响。而对于采用碳化硅(SiC)材料做成的平面式功率金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)而言，未来器件的方向包括：一、做沟槽栅，沟槽型碳化硅MOSFET器件作为公认的下一代碳化硅功率半导体器件，相比于平面型器件具有更低的比导通电阻和导通压降，但是沟槽刻蚀工艺、沟槽氧化工艺、沟槽栅氧保护设计方法等技术难度较大；二、为平面栅缩小器件尺寸，特别是减少沟道电阻占比，又可以降低栅极电容，工艺技术上更加容易实现。但现有的平面式SiC MOSFET的器件，因碳化硅晶体材料的特性，沟道区经过工艺之后，迁移率受到影响，所以目前平面式SiC MOSFET器件沟道电阻大。本专利技术能在现有平面栅的工艺上减少沟道电阻的占比，提高沟道电子迁移率，能够集成更高的器件密度，有更好的器件性能的提升。
[0006]目前，专利号为202080055783.7的专利技术专利，还存在工艺复杂，性能不佳的缺陷。
技术实现思路
[0007]本专利技术针对现有技术中的缺点，提供了一种多次外延平面型碳化硅场效应管结构及其制造工艺。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：
[0009]一种多次外延平面型碳化硅场效应管结构，包括N型碳化硅衬底，N型碳化硅衬底的下表面设有漏极电极，N型碳化硅衬底的上表面设有外延层，外延层上还设有依次向上排布的栅极结构和源极结构，外延层包括由下至上设置的N型碳化硅外延层和P型碳化硅外延
层，N型碳化硅外延层上设有P+注入区、N+注入区和JFET注入区，P+注入区、N+注入区相互接触，位于JFET注入区与P+注入区和N+注入区之间间隔处的P型碳化硅外延层为沟道区，还包括金属硅化物层，金属硅化物层与P+注入区、N+注入区欧姆接触。
[0010]作为优选，金属硅化物层的下表面与P+注入区接触，金属硅化物层的侧面与N+注入区接触。
[0011]作为优选，栅极结构包括由下至上依次层叠的栅极氧化层和栅极材料层，栅极氧化层的下表面与JFET注入区、P型碳化硅外延层和部分N+注入区接触。
[0012]作为优选，还包括源极导电材料层，源极导电材料层设在金属硅化物层上。
[0013]作为优选，还包括栅极导电材料层，栅极导电材料层设在栅极材料层上。
[0014]作为优选，还包括绝缘介质层，绝缘介质层包覆在栅极氧化层、栅极材料层和N+注入区外并隔离源极导电材料层和栅极导电材料层。
[0015]作为优选，N型碳化硅衬底的下表面设有漏极导电材料层，漏极电极设置在漏极导电材料层上。
[0016]作为优选，N型碳化硅外延层的左右两侧均设有P+注入区和N+注入区，JFET注入区设在N型碳化硅外延层的中部。
[0017]一种多次外延平面型碳化硅场效应管的制造工艺，包括以下步骤：
[0018]1)在N型碳化硅衬底上形成N型碳化硅外延层；
[0019]2)在N型碳化硅外延层上形成P型碳化硅外延层；
[0020]3)在P型碳化硅外延层上形成第一阻挡层，在未形成第一阻挡层的P型碳化硅外延层上表面上依次注入形成P+注入区和N+注入区，P+注入区与N型碳化硅外延层接触，后去除第一阻挡层；
[0021]4)在P型碳化硅外延层上形成第二阻挡层，在未形成第二阻挡层的P型碳化硅外延层上表面上使用JFET掩模版注入形成JFET注入区，JFET注入区下表面与N型碳化硅外延层接触，后去除第二阻挡层；
[0022]5)在P型碳化硅外延层、JFET注入区和部分N+注入区上形成栅极氧化层，在栅极氧化层上沉积形成栅极材料层；
[0023]6)在N+注入区上形成金属硅化物，金属硅化物与其下方的P+注入区和侧面的N+注入区形成有效的空穴的欧姆接触；
[0024]7)在金属硅化物上沉积源极导电材料层，在N型碳化硅衬底下表面上沉积漏极导电材料层，在栅极材料层上沉积栅极导电材料层；
[0025]8)源极导电材料层、漏极导电材料层和栅极导电材料层分别引出源极电极、漏极电极和栅极电极。
[0026]一种多次外延平面型碳化硅场效应管的制造工艺，包括以下步骤：
[0027]1)在N型碳化硅衬底上形成N型碳化硅外延层；
[0028]2)在N型碳化硅外延层上形成P型碳化硅外延层；
[0029]3)在P型碳化硅外延层上形成第一阻挡层，在未形成第一阻挡层的P型碳化硅外延层上表面上依次注入形成P+注入区和N+注入区，P+注入区与N型碳化硅外延层接触；
[0030]4)利用步骤3)中形成的第一阻挡层进行高能量斜注入形成JFET注入区，JFET注入区下表面与N型碳化硅外延层接触，后去除第一阻挡层；
[0031]5)在P型碳化硅外延层、JFET注入区和部分N+注入区上形成栅极氧化层，在栅极氧化层上沉积形成栅极材料层；
[0032]6)在N+注入区上形成金属硅化物，金属硅化物与其下方的P+注入区和侧面的N+注入区形成有效的空穴的欧姆接触；
[0033]7)在金属硅化物上沉积源极导电材料层，在N型碳化硅衬底下表面上沉积漏极导电材料层，在栅极材料层上沉积栅极导电材料层；
[0034]8)源极导电材料层、漏极导电材料层和栅极导电材料层分别引出源极电极、漏极电极和栅极电极。
[0035]本专利技术由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本申请通过P型碳化硅外延层作为沟道区，减少了工艺造成的缺陷，提高了沟道区的电子迁移率，减少了沟道区的电阻，提高了器件的功率密度；P型碳化硅外延层表面低缺陷率与其上形成的栅极氧化层，可以有效的减少界面态缺陷密度，可以优化栅极可靠性；在有源区采用了金属硅化物工艺，形成欧姆接触的硅化物(silici本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多次外延平面型碳化硅场效应管结构，包括N型碳化硅衬底(102)，N型碳化硅衬底(102)的下表面设有漏极电极，N型碳化硅衬底(102)的上表面设有外延层，外延层上还设有栅极结构和源极结构，其特征在于：外延层包括由下至上设置的N型碳化硅外延层(103)和P型碳化硅外延层(104)，N型碳化硅外延层(103)上设有P+注入区(105)、N+注入区(106)和JFET注入区(107)，P+注入区(105)、N+注入区(106)相互接触，位于JFET注入区(107)与P+注入区(105)和N+注入区(106)之间间隔处的P型碳化硅外延层(104)为沟道区，还包括金属硅化物层(108)，金属硅化物层(108)与P+注入区(105)、N+注入区(106)欧姆接触。2.根据权利要求1所述的一种多次外延平面型碳化硅场效应管结构，其特征在于：金属硅化物层(108)的下表面与P+注入区(105)接触，金属硅化物层(108)的侧面与N+注入区(106)接触。3.根据权利要求1所述的一种多次外延平面型碳化硅场效应管结构，其特征在于：栅极结构包括由下至上依次层叠的栅极氧化层(109)和栅极材料层(110)，栅极氧化层(109)的下表面与JFET注入区(107)、P型碳化硅外延层(104)和部分N+注入区(106)接触。4.根据权利要求3所述的一种多次外延平面型碳化硅场效应管结构，其特征在于：还包括源极导电材料层(112)，源极导电材料层(112)设在金属硅化物层(108)上。5.根据权利要求4所述的一种多次外延平面型碳化硅场效应管结构，其特征在于：还包括栅极导电材料层(113)，栅极导电材料层(113)设在栅极材料层(110)上。6.根据权利要求5所述的一种多次外延平面型碳化硅场效应管结构，其特征在于：还包括绝缘介质层(111)，绝缘介质层(111)包覆在栅极氧化层(109)、栅极材料层(110)和N+注入区(106)外并隔离源极导电材料层(112)和栅极导电材料层(113)。7.根据权利要求1所述的一种多次外延平面型碳化硅场效应管结构，其特征在于：N型碳化硅衬底(102)的下表面设有漏极导电材料层(101)，漏极电极设置在漏极导电材料层(101)上。8.根据权利要求1所述的一种多次外延平面型碳化硅场效应管结构，其特征在于：N型碳化硅外延层(103)的左右两侧均设有P+注入区(105)和N+注入区(106)，JFET注入区(107)设在N型碳化硅外延层(103)的中部。9.一种多次外延平面型碳化硅场效应管的制造工艺，其特征在于：包括以下步骤：1)在N型碳化硅衬底(102)上形成N型碳化硅外延层(103)；2)在N型碳化...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄兴，刘进，罗航，王丽萍，汪剑华，
申请(专利权)人：派恩杰半导体杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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