[发明专利]一种碳化硅双沟槽MOSFET器件有源区的制备方法

说明书

本发明公布了一种碳化硅双沟槽MOSFET器件有源区的制备方法。该方法只需通过两次光刻即可实现栅沟槽、源沟槽的两次刻蚀以及P‑、P+和N+有源区的三次离子注入。其中，栅沟槽刻蚀和P‑、N+注入通过一次光刻和两次自对准工艺实现；源沟槽和P+注入通过一次光刻和一次自对准工艺实现。该方法具有制作精度高且工艺成本低的特点。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种半导体器件的加工制备方法，具体涉及一种碳化硅双沟槽MOSFET器件有源区的制备方法。

背景技术

作为第三代宽禁带半导体材料中的代表，碳化硅(SiC)以其优异的物理化学特性以及电学特性成为制造高温、高频、大功率半导体器件的重要材料之一。同时，SiC还是自然界中硬度仅次于金刚石的半导体材料，常温下几乎和所有物质不发生化学反应。从材料制备的工艺角度出发，SiC的制作工艺又与传统且成熟的硅(Si)半导体工艺高度兼容且可以通过高温氧化工艺直接形成氧化硅(SiO₂)钝化层，这是其它化合物半导体材料不可比拟的。

碳化硅金属氧化物场效应晶体管(SiC MOSFET)是电压控制器件，栅极驱动电路对沟道区控制简单，是多子导电器件，开关时间短，功率密度大是一种典型的功率半导体器件，广泛的应用于各种电力电子系统之中。与传统的垂直结构金属氧化物场效应晶体管(VDMOSFET)相比，在源区和栅区进行挖槽，形成具有双沟槽结构的金属氧化物场效应晶体管(DT-MOSFET)具有更小的元胞尺寸，更小的功耗损失，更大的沟道密度。同时，它还可以避免寄生的JFET效应，因此成为目前的研究热点和发展方向。

由于与传统的SiC VDMOSFET器件结构上的不同，DT-MOSFET器件在有源区制备过程中需要额外增加栅沟槽和源沟槽的刻蚀工艺。且当栅沟槽和源沟槽的设计深度不同时，还需要分两次刻蚀完成。再加上P-、N+、P+有源区的三次离子注入工艺，使得完成整个有源区的制备工艺至少需要5次光刻实现，工艺相对比较繁琐。另外，在具有沟槽结构的这种图形化衬底上进行光刻工艺，相对于平面结构的衬底其在涂胶过程中甩胶形貌的均一性更难控制，这带来精细线条的特征尺寸控制难度更大。

针对常规碳化硅双沟槽金属氧化物场效应晶体管有源区的制备工艺方法，本发明在保证工艺精度的前提下，提出了一种制备工艺实现方法，它可以大大简化工艺流程，降低加工成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述SiC DT-MOSFET器件有源区制作过程中的不足之处，本发明提出了一种SiC DT-MOSFET器件有源区的制备方法。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本发明采取了如下的技术方案：

一种碳化硅双沟槽MOSFET器件有源区的制备方法，包括：

在SiC衬底上沉积第一次注入掩膜介质，并形成第一次离子注入窗口，并进行第一次离子注入；

在所述第一次注入掩膜介质上生长第二次注入掩膜介质，通过刻蚀在所述第一次注入掩膜介质的侧壁上形成第二次注入掩膜介质侧墙，并进行第二次离子注入；

通过高温氧化将所述第二次注入掩膜介质侧墙全部氧化形成栅槽刻蚀窗口；

在所述栅槽刻蚀窗口刻蚀所述SiC衬底形成栅沟槽，并去除所有掩膜介质；

生长第三次注入掩膜介质并形成源沟槽窗口，在所述源沟槽窗口刻蚀所述SiC衬底形成源沟槽；

刻蚀所述第三次注入掩膜介质使所述源沟槽窗口展宽，形成第三次离子注入窗口，并进行第三次离子注入；

去除所述第三次注入掩膜介质，完成有源区的制备。

在一些实施例中，所述第一次离子注入为P-注入，所述第二次离子注入为N+注入，所述第三次离子注入为P+注入。