[发明专利]一种碳化硅MOS栅控功率器件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种碳化硅MOS栅控功率器件及其制备方法，所述制备方法包括在碳化硅衬底的正面形成外延薄膜，并采用倒掺杂型离子注入法向所述外延薄膜的上表面注入离子，形成倒掺杂阱区；向倒掺杂阱区注入离子分别形成源极接触区和基极接触区；在外延薄膜的上表面淀积金属分别形成栅电极和源电极，在碳化硅衬底的背面淀积金属形成漏电极。与现有技术相比，本发明提供的一种碳化硅MOS栅控功率器件及其制备方法，可以避免碳化硅MOS栅控功率器件在承受反向耐压时因阱区底部穿通而导致器件失效或损坏。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种碳化硅MOS栅控功率器件及其制备方法。

背景技术

碳化硅材料具有宽带隙，高击穿场强，高热导率，高饱和电子迁移速率，以及极好的物理化学稳定性等特性，适用于高温，高频，大功率和极端环境下工作。碳化硅是唯一可以通过热氧化生成SiO₂介质层的宽带隙半导体材料，使得碳化硅尤其适合制备各种MOS结构的半导体器件，碳化硅MOS功率器件作为一种单极性器件具有比硅IGBT器件更高耐压能力和更大功率容量，而且频率更高、功耗更小。然而传统的碳化硅MOS功率器件中阱区采用箱式注入，如果注入浓度太小，器件承受反向耐压时阱区底部容易穿通，导致器件耐压能力下降或提前损坏；如果注入浓度太大，会导致器件栅极阈值电压过高，器件栅控能力减弱。

发明内容

为了满足克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种碳化硅MOS栅控功率器件及其制备方法。

第一方面，本发明中一种碳化硅MOS栅控功率器件的制备方法的技术方案是：

所述制备方法包括：

在碳化硅衬底的正面形成外延薄膜，并采用倒掺杂型离子注入法向所述外延薄膜的上表面注入离子，形成倒掺杂阱区；

向所述倒掺杂阱区注入离子分别形成源极接触区和基极接触区；

在所述外延薄膜的上表面淀积金属分别形成栅电极和源电极，在所述碳化硅衬底的背面淀积金属形成漏电极。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：所述采用倒掺杂型离子注入法向外延薄膜的上表面注入离子之前包括：

采用RCA标准清洗法对所述碳化硅衬底和外延薄膜进行清洗；

在所述清洗后的外延薄膜的上表面形成离子注入掩膜层；

在所述离子注入掩膜层的上表面形成离子注入窗口，并通过所述离子注入窗口向外延薄膜注入离子。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：所述采用倒掺杂型离子注入法向外延薄膜的上表面注入离子包括：采用单步离子注入法或多步离子注入法向外延薄膜注入离子。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：

所述倒掺杂型离子注入法的温度为0～1000℃，离子注入能量为1kev～100MeV，离子注入剂量为1×10¹⁰-1×10¹⁶(atom/cm^-2)。

第二方面，本发明中一种碳化硅MOS栅控功率器件的技术方案是：

所述碳化硅MOS栅控功率器件包括：

碳化硅衬底；

外延薄膜，其设置在所述碳化硅衬底的正面；

倒掺杂阱区，其设置在所述外延薄膜内；所述倒掺杂阱区为通过倒掺杂型离子注入法向所述外延薄膜的上表面注入离子形成的阱区；

源极接触区和基极接触区；所述源极接触区和基极接触区均设置在所述倒掺杂阱区内；