[发明专利]基于半超结的碳化硅MOSFET及制作方法

权利要求书

1.一种基于半超结的碳化硅金属氧化物半导体场效应管MOSFET，包括源极（1）、栅极（2）、SiO₂氧化物介质（3）、N⁺源区（4）、P⁺欧姆接触区（5）、P阱（6）、JFET区域（7）、N^-外延层（11）、N⁺衬底（12）和漏极（13），其特征在于：

N-外延层（11）上方设有电流扩展层（10），电流扩展层（10）上方的两侧且在P阱（6）的正下方设有P⁺柱区（8），两个P⁺柱区（8）横向宽度相等；

JFET区域（7）的下方设有N⁺柱区（9），该N⁺柱区（9）位于两个P⁺柱区（8）之间，其宽度为两个P⁺柱区（8）的宽度之和；

所述P⁺柱区（8）和N⁺柱区（9）的掺杂浓度相等，均为掺杂浓度为1×10¹⁶~3×10¹⁷cm^-3的高掺杂区域；

所述电流扩展层（10）为掺杂浓度为1×10¹⁷~5×10¹⁷cm^-3的N型高掺杂区域，以拓宽电流纵向流动时的通路。

2.根据权利要求1所述的基于半超结的碳化硅MOSFET器件，其特征在于：P⁺柱区（8）和N⁺柱区（9）的厚度相等，均为5~20μm。

3.根据权利要求1所述的基于半超结的碳化硅MOSFET器件，其特征在于：电流扩展层（10）的厚度为0.05~0.5μm。

4.一种基于半超结的碳化硅MOSFET器件制作方法，包括如下步骤：

（1）在N⁺碳化硅衬底的正面上外延生长厚度为5~20μm，氮离子掺杂浓度为5×10¹⁵~1×10¹⁶cm^-3的N^-外延层；

（2）在N^-外延层的表面外延生长厚度为0.05~0.5μm，氮离子掺杂浓度为1×10¹⁷~5×10¹⁷cm^-3的N⁺电流扩展层；

（3）在N⁺电流扩展层上外延生长厚度为5~20μm，氮离子掺杂浓度为1×10¹⁶~3×10¹⁷cm^-3的N⁺外延层；

（4）采用ICP刻蚀工艺，对N⁺外延层的两侧进行刻蚀，形成待外延的P⁺柱区，刻蚀深度为5~20μm；

（5）在刻蚀出的区域上外延生长厚度为5~20μm，铝离子掺杂浓度为1×10¹⁶~3×10¹⁷cm^-3的外延层形成P⁺柱区；

（6）在整个碳化硅的正面外延生长形成厚度为0.5μm，铝离子掺杂浓度为5×10¹⁵cm^-3的P阱外延层；

（7）在P阱外延层的中间区域离子注入深度为0.5μm，掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3的氮离子形成JFET区；

（8）在P⁺柱区的边缘区域离子注入深度为0.5μm，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3的铝离子形成P⁺欧姆接触区；

（9）在P阱中靠近P⁺欧姆接触区离子注入深度为0.25μm，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3的氮离子，形成N⁺源区；

（10）在整个碳化硅表面采用干氧氧化和湿氧氧化结合的工艺进行氧化，形成50nm的栅氧化层；

（11）在整个碳化硅表面用低压热壁化学汽相淀积法淀积厚度为150nm的多晶硅作为栅极，其淀积温度为600~700℃，压强为60~80Pa，反应气体为硅烷和磷化氢，载运气体为氦气；

（12）在P⁺欧姆接触区、N⁺源区以及整个碳化硅背面淀积厚度为300nm/100nm的Al/Ti合金，作为源极和漏极的接触金属层，然后在1100±50℃温度下，氮气气氛中对整个碳化硅退火3分钟形成欧姆接触电极。