[发明专利]带浮置埋层的碳化硅高压N型金属氧化物半导体管及方法

说明书

一、技术领域

本发明是一种碳化硅金属氧化物半导体管及方法，尤其是碳化硅高压金属氧化物半导体管及方法。

二、背景技术

金属氧化物半导体型功率集成器件具有开关特性好、功耗小等优点，更为重要的是金属氧化物半导体型功率器件易于兼容标准低压金属氧化物半导体工艺，降低芯片的生产成本。在MOS型功率集成器件的研究中以横向双扩散、偏置栅等结构较多。其中横向金属氧化物半导体场效应管具有良好的短沟道特性和负的迁移率温度系数，而且通过RESURF技术可以得到很高的击穿电压。因此其应用广泛：特别适用于CDMA、W-CDMA、TETRA、数字地面电视等需要宽频率范围、高线性度和使用寿命要求高的应用。

目前，碳化硅作为一种宽禁带半导体材料，其击穿电场强度高、热稳定性好，还具有载流子饱和漂移速度高、热导率高等特点，可以用来制造各种耐高温、高频大功率器件，应用于硅器件难以胜任的场合。碳化硅功率MOS器件具有很高的临界电场，在阻断电压保持不变的条件下，可以采用更薄的重掺杂漂移区，因此碳化硅金属氧化物半导体管的开态导通电阻比硅基金属氧化物半导体管大大减小。碳化硅晶体生长技术和器件制造技术正在进一步完善，今后几年内各种碳化硅电力电子器件的成品率、可靠性和价格将获较大改善。基于碳化硅材料的横向金属氧化物半导体场效应管的击穿电压大、导通电阻小，因此非常具有研究价值和应用前景。

三、技术内容

技术问题  本发明提供一种击穿电压在2000V以上的带有浮置N型埋层碳化硅高压N型金属氧化物半导体管及方法。

技术方案

本发明所述的一种带浮置埋层的碳化硅高压N型金属氧化物半导体管，包括：P型碳化硅衬底，在P型碳化硅衬底上设有P型外延层，在P型外延层内设有源和N型漂移区，在N型漂移区内设有漏和P型保护环，在源上设有源的金属引线，在漏上设有源漏的金属引线，在源与N型漂移区之间的P型外延层的上方设有栅氧化层且与源的金属引线邻接，在P型保护环的表面、漏的漏的金属引线以外的表面、N型漂移区的漏和P型保护环以外的表面以及P型外延层的源的金属引线和栅氧化层以外的表面设有场氧化层，在栅氧化层上设有栅，在漏的金属引线上设有金属场极板，在P型碳化硅衬底与P型外延层之间设有N型浮置埋层，且所述N型浮置埋层位于P型碳化硅衬底与P型外延层交界面上。

本发明所述的一种制备上述带浮置埋层的碳化硅高压N型金属氧化物半导体管的方法，

1.)首先选择P型碳化硅衬底，然后采用注入磷离子的方法制备N型浮置埋层，N型浮置埋层的杂质浓度为1×10¹⁷到1×10¹⁸cm^-3，

2.)掺入硼离子制备P型外延层，

3.)在室温下进行多次的氮离子注入以形成N型漂移区，掺杂计量为1×10¹²到18×10¹²cm^-2之间，

4.)注入1.5×10¹³cm^-2到3.6×10¹³cm^-2的硼离子形成P型保护环，注入能量为200Kev，

5.)采用PECVD方法积淀S_iO₂场氧化层，

6.)在300℃下，采用磷离子注入形成源漏区，并在1500℃～1700℃的高温下退火，

7.)在1300℃干燥的N₂O中热氧化，然后在1300℃的N₂中退火30min形成栅氧化层，

8.)利用铝制备栅和源、漏极的金属接触，并同步制备漏端的金属场极板。