[发明专利]碳化硅MOSFET及其制备方法

说明书

本发明提供了碳化硅MOSFET及其制备方法，该碳化硅MOSFET包括碳化硅衬底、第一导电类型轻掺杂外延层、第二导电类型轻掺杂外延层、接触区、源极区、栅槽、轻掺杂注入区、栅氧层、栅极、介质层、金属电极和漏极。该碳化硅MOSFET通过在栅槽内壁上设置有第一导电类型轻掺杂注入区，可以有效使得沟道表面区域载流子浓度增加，进而有效提高沟道迁移率并降低沟道电阻。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及碳化硅MOSFET及其制备方法。

背景技术

第三代半导体材料碳化硅(SiC)具有宽禁带、高临界击穿电场、高饱和漂移速率等特性，能够在高温、高频、高功率等这类极端场景下良好地工作，进而能为各种应用和系统带来显著的性能提升。在SiC功率器件中，SiC MOSFET具有输入阻抗高、开关速度稳定性高、导通电阻低等优点，是最受关注的SiC开关器件。参照图1，现有的沟槽型SiC MOSFET，在重掺杂的n+SiC衬底2上外延形成n-SiC漂移层3，在n-漂移层上3通过注入形成p-阱4，通过光刻及注入形成源极区n+6和p+接触区5，刻蚀漂移层3形成沟槽，并在沟槽区氧化形成栅氧层7，淀积多晶硅栅8，之后形成介质层9和金属电极10，1为背面漏电极。虽然其具有上述有点，但电场集中效应増大了沟槽底部拐角处的场强，在MOS界面栅氧层的场强己经超过半导体电场强度，可能导致栅氧层在PN结之前击穿，因此其最大阻断电压受栅氧层击穿的限制而不是受半导体击穿的限制；另外，反型层电子迁移率小，特别是沟槽侧壁，因而特征导通电阻大。

因而，目前的SiC MOSFET仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够保证器件栅氧在高电压下不被击穿、提高器件可靠性，有效提高沟道内电子迁移率，降低沟道电阻，或者降低器件的特征导通电阻的SiC MOSFET。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种碳化硅MOSFET。根据本发明的实施例，该碳化硅MOSFET包括：第一导电类型重掺杂碳化硅衬底；第一导电类型轻掺杂外延层，所述第一导电类型轻掺杂外延层设置在所述第一导电类型重掺杂碳化硅衬底的上表面上；第二导电类型轻掺杂外延层，所述第二导电类型轻掺杂外延层设置在所述第一导电类型轻掺杂外延层的上表面上；第二导电类型重掺杂接触区，所述第二导电类型重掺杂接触区位于所述第二导电类型轻掺杂外延层的上表面上；第一导电类型重掺杂源极区，所述第一导电类型重掺杂源极区与所述第二导电类型重掺杂接触区同层设置，且位于所述第二导电类型重掺杂接触区内侧；栅槽，所述栅槽贯穿所述第一导电类型重掺杂源极区和所述第二导电类型轻掺杂外延层，并延伸至所述第一导电类型轻掺杂外延层中；第一导电类型轻掺杂注入区，所述第一导电类型轻掺杂注入区设在所述栅槽的内壁上；栅氧层，所述栅氧层设在所述第一导电类型轻掺杂注入区的内壁上，并延伸形成外沿；栅极，所述栅极被构造成T 形结构，且包括竖直段和水平段，所述竖直段填充在所述栅槽中，所述水平段紧贴在所述外沿的上表面上；介质层，所述介质层设在所述栅极和所述栅氧层未被所述栅极覆盖的上表面；金属电极，所述金属电极设在所述第二导电类型重掺杂接触区、部分所述第一导电类型重掺杂源极区和所述介质层的表面上；漏极，所述漏极设在所述第一导电类型重掺杂碳化硅衬底的下表面上。发明人发现，该碳化硅MOSFET在栅槽内壁上设置有第一导电类型轻掺杂注入区，可以有效使得沟道表面区域载流子浓度增加，进而有效提高沟道迁移率并降低沟道电阻。