一種改善開關損耗的SiCMOSFET器件及制備方法與流程

本發明涉及半導體，尤其涉及一種改善開關損耗的sic?mosfet器件及制備方法。

背景技術：

1、sic作為一種先進的半導體材料，具有很多傳統硅材料無法比擬的優點。首先sic的禁帶寬度比硅大，這意味著它在導電性能上具有更高的效率和更低的損耗。其次sic的熱導率比si高，這使得它能夠在更高的溫度下穩定工作。再者，sic的電子遷移率也優于si，這使得它在高頻應用中表現出色。此外，sic還具有很好的化學穩定性和耐磨性。

2、在功率器件領域，總體損耗是評估性能的核心指標，它包括導通損耗和開關損耗兩部分。導通損耗主要與器件本身的特性和工作條件有關，而開關損耗則受到更多因素的影響。影響器件總開關損耗主要有三個因素：開通能量eon、關斷能量eoff和反向恢復能量erec。這些因素的比例通常取決于器件的特性、操作條件和外部電路。除此之外，在開關過程中還可能會出現其他損耗，例如由寄生導通引起的損耗。因此，如何改善sic?mosfet器件的開關損耗是本領域技術人員亟需解決的技術難題。

技術實現思路

1、針對以上問題，提供了一種減少柵漏電容，減少米勒平臺的時間的一種改善開關損耗的sic?mosfet器件。

2、本發明的技術方案是：

3、一種改善開關損耗的sic?mosfet器件制備方法，包括如下步驟：

4、s100，在n+襯底層上方生長一層n-外延層，并在n-外延層頂部離子注入al離子形成p-body區；

5、s200，從p-body區的頂面向下延伸刻蝕出倒梯形狀的溝槽，形成柵極溝槽區；

6、s300，在柵極溝槽區的p-body區內形成n+區；

7、s400，在p-body區內注入形成與n+區連接的p+區；

8、s500，在柵極溝槽區側壁和底部生長一層柵氧化層，并在柵氧化層上沉積形成poly層；

9、s600，在n-外延層頂部沉積氧化物形成隔離介質層；

10、s700，在n+區和p+區的頂面濺射沉積形成歐姆金屬層，高溫退火形成歐姆接觸合金層；

11、s800，在隔離介質層和歐姆接觸合金層上方通過濺射金屬al的方式沉積正面電極金屬層，作為源電極引出。

12、具體的，所述p-body區的濃度范圍為1e17cm-2-1e18cm-2，注入深度為0.8-1.5um。

13、具體的，所述柵極溝槽區的刻蝕深度為1.8-2um。

14、具體的，所述n+區的濃度范圍為1e18cm-2-1e19cm-2，注入深度為0.4-0.8um。

15、具體的，所述p+區的濃度范圍為1e18cm-2-1e19cm-2，注入深度為0.4-0.8um。

16、具體的，步驟s500中所述柵氧化層的厚度從上而下依次遞增。

17、具體的，所述柵氧化層的底面呈一平面。

18、具體的，步驟s700中在1000℃高溫下條件退火5min。

19、一種改善開關損耗的sic?mosfet器件，包括從下而上依次設置的n+襯底層、n-外延層、p-body區、歐姆接觸合金層和正面電極金屬層；

20、所述p-body區3）的頂面設有向下延伸的倒梯形結構的柵極溝槽區；所述柵極溝槽區內設有厚度從上而下依次遞增的柵氧化層；所述柵氧化層內設有倒梯形結構的poly層；

21、所述p-body區的頂面設有向下延伸并與柵氧化層連接的n+區；所述n+區的寬度由上而下依次遞增，并與所述p-body區的底面設有間距；

22、所述p-body區的頂面設有向下延伸注入形成的p+區；所述p+區與n+區連接的側面呈一斜面；

23、所述n+區、柵氧化層和poly層的頂面設有隔離介質層，所述隔離介質層與歐姆接觸合金層連接。

24、具體的，所述正面電極金屬層的底面分別與隔離介質層與歐姆接觸合金層連接。

25、本發明采用倒梯形結構的柵極溝槽，減少了柵極和漏極的重疊區域，從而達到減少柵漏電容的目的，減少米勒平臺時間，改善器件的開關損耗。另外本發明在柵溝槽槽底設計的較厚的柵氧層，其厚度值為厚度為60-70nm，進一步減少柵漏電容的目的，同時沉積的厚柵氧層7，可以緩解柵氧被電壓尖峰擊穿的風險。

26、說明書附圖

27、圖1是制備n-外延層的結構示意圖；

28、圖2是制備p-body區的結構示意圖；

29、圖3是制備柵極溝槽區的結構示意圖；

30、圖4是制備n+區的結構示意圖；

31、圖5是制備p+區的結構示意圖；

32、圖6是制備柵氧化層的結構示意圖；

33、圖7是制備poly層的結構示意圖；

34、圖8是制備隔離介質層的結構示意圖；

35、圖9是制備歐姆接觸合金層的結構示意圖；

36、圖10是制備正面電極金屬層的結構示意圖；

37、圖中1是n+襯底層、2是n-外延層、3是p-body區、4是柵極溝槽區、5是n+區、6是p+區、7是柵氧化層、8是poly層、9是隔離介質層、10是歐姆接觸合金層、11是正面電極金屬層。

技術特征：

1.一種改善開關損耗的sic?mosfet器件制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種改善開關損耗的sic?mosfet器件制備方法，其特征在于，所述p-body區（3）的濃度范圍為1e17cm-2-1e18cm-2，注入深度為0.8-1.5um。

3.根據權利要求1所述的一種改善開關損耗的sic?mosfet器件制備方法，其特征在于，所述柵極溝槽區（4）的刻蝕深度為1.8-2um。

4.根據權利要求1所述的一種改善開關損耗的sic?mosfet器件制備方法，其特征在于，所述n+區（5）的濃度范圍為1e18cm-2-1e19cm-2，注入深度為0.4-0.8um。

5.根據權利要求1所述的一種改善開關損耗的sic?mosfet器件制備方法，其特征在于，所述p+區（6）的濃度范圍為1e18cm-2-1e19cm-2，注入深度為0.4-0.8um。

6.根據權利要求1所述的一種改善開關損耗的sic?mosfet器件制備方法，其特征在于，步驟s500中所述柵氧化層（7）的厚度從上而下依次遞增。

7.根據權利要求1或6所述的一種改善開關損耗的sic?mosfet器件制備方法，其特征在于，所述柵氧化層（7）的底面呈一平面。

8.根據權利要求1所述的一種改善開關損耗的sic?mosfet器件制備方法，其特征在于，步驟s700中在1000℃高溫下條件退火5min。

9.一種改善開關損耗的sic?mosfet器件，通過根據權利要求1所述的一種改善開關損耗的sic?mosfet器件制備方法制備，其特征在于，包括從下而上依次設置的n+襯底層（1）、n-外延層（2）、p-body區（3）、歐姆接觸合金層（10）和正面電極金屬層（11）；

10.根據權利要求9所述的一種改善開關損耗的sic?mosfet器件，其特征在于，所述正面電極金屬層（11）的底面分別與隔離介質層（9）與歐姆接觸合金層（10）連接。

技術總結
本發明公開了一種改善開關損耗的SiC?MOSFET器件及制備方法，涉及半導體技術領域。本發明采用倒梯形結構的柵極溝槽，減少了柵極和漏極的重疊區域，從而達到減少柵漏電容的目的，減少米勒平臺時間，改善器件的開關損耗。另外本發明在柵溝槽槽底設計的較厚的柵氧層，其厚度值為厚度為60?70nm，進一步減少柵漏電容的目的，同時沉積的厚柵氧層7，可以緩解柵氧被電壓尖峰擊穿的風險。

技術研發人員：朱秀梅,楊程,裘俊慶,王毅
受保護的技術使用者：揚州杰冠微電子有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13