N型隐埋沟道的碳化硅DEMOSFET器件及制备方法

摘要

本发明公开了一种N型隐埋沟道的碳化硅DEMOSFET器件及制作方法，主要解决现有技术中碳化硅MOSFET器件的反型层电子迁移率低和减小导通电阻与提高击穿电压之间的矛盾问题。其特点是在传统VDMOS器件结构的SiO2隔离介质(2)和P-层(7A)之间引入厚度为0.1μm、氮离子掺杂浓度为5×1015cm-3的N-隐埋沟道层(3)，在P+层(7B)和N-外延层(10)之间引入厚度为0.5～0.6μm、氮离子掺杂浓度为5×1016～1×1017cm-3的N型电流扩散层(8)，并将P阱分为P-层(7A)和P+层(7B)两层，其中P-层(7A)的厚度为0.5μm、铝离子掺杂浓度为1×1015～5×1015cm-3，P+层(7B)的厚度为0.2μm，铝离子掺杂浓度为3×1018cm-3。本发明器件具有反型层电子迁移率高、开关反应速度快和功耗低的优点，可用于大功率电气设备、太阳能模块以及混合燃料电动车。

主权项

一种N型隐埋沟道的碳化硅DEMOSFET器件制作方法，包括如下顺序：（1）在N+碳化硅衬底上生长厚度为9～10μm、氮离子掺杂浓度为5×1015～1×1016cm‑3的N型漂移层，外延温度为1600℃，压力100mbar，反应气体是硅烷和丙烷，载运气体为纯氢气，杂质源为液态氮气；（2）在N型漂移层上外延生长厚度为0.5～0.6μm、氮离子掺杂浓度5×1016～1×1017cm‑3的N型电流扩散层，外延温度为1600℃，压力100mbar，反应气体是硅烷和丙烷，载运气体为纯氢气，杂质源为液态氮气；（3）在N型电流扩散层中进行离子注入，形成P阱的P+层，其注入杂质为铝离子，深度0.2μm，掺杂浓度3×1018cm‑3，注入温度650℃；（4）在整个碳化硅正面外延生长厚度为0.5μm、铝离子掺杂浓度为1×1015～5×1015cm‑3的P‑层，外延温度为1600℃，压力100mbar，反应气体是硅烷和丙烷，载运气体为纯氢气，杂质源为三甲基铝；（5）在P‑层中间区域离子注入形成JFET区，其注入杂质为氮离子，深度0.6μm、掺杂浓度为1×1017cm‑3，注入温度500℃；（6）在P‑层中靠近JFET区区域，进行离子注入形成N型隐埋沟道，其注入杂质为氮离子，深度为0.1μm，掺杂浓度为5×1015cm‑3，注入温度500℃；（7）在P‑层中靠近N型隐埋沟道区域，进行离子注入形成N+源区，其注入杂质为氮离子，深度0.25μm，掺杂浓度为1×1019cm‑3，注入温度500℃；（8）在P‑层的边缘区域进行离子注入形成P+欧姆接触区，其注入杂质为铝离子，深度0.5μm，掺杂浓度为1×1019cm‑3，注入温度650℃；（9）在整个碳化硅表面采用干氧氧化和湿氧氧化结合的方法，形成50nm的栅氧化层，干氧氧化温度1200℃，湿氧氧化温度950℃；（10）用低压热壁化学汽相淀积法在器件表面生长150nm的多晶硅作为栅极，淀积温度为650℃，淀积压强为70Pa，反应气体为硅烷和磷化氢，载运气体为氦气；（11）淀积300nm/100nm的Al/Ti合金，作为源极和漏极的接触金属层，在1100±50℃温度下，氮气气氛中退火3分钟形成欧姆接触电极。