[发明专利]一种具有复合沟槽结构的碳化硅肖特基器件及其制造方法

权利要求书

1.一种具有复合沟槽结构的碳化硅肖特基器件，其特征在于结构包括：在重掺杂的碳化硅层N+上有一层低掺杂浓度的碳化硅外延层N-,N-外延层上有刻有沟槽，所有沟槽内的顶角、沟槽底及底角区域有通过注入掺杂形成的P型区，在沟槽顶角处形成顶角P型区6，具有保护肖特基势垒结边缘效应作用，在沟槽底角与沟槽侧壁相接处形成第一个底角P型区61、在沟槽底部形成第二个底角P型区62，第一个底角P型区61与第二个底角P型区62形成错位叠加结构，可通过多次侧壁绝缘层的错位保护层刻蚀，经过注入掺杂，形成多个底角错位叠加的复合底角P型区；所有沟槽侧壁有第一类薄绝缘层81，器件无厚绝缘层保护的中间区域为源区，源区内的沟槽侧壁只有第一类绝缘层薄81形成保护栅板，而源区外的沟槽侧壁在第一类薄绝缘层81外还有一层与第一类绝缘层为异质的绝缘层83和与第一类绝缘层为同质的绝缘层82保护，源区外的沟槽之间的外延层N-表面上有与第一类绝缘层为同质的厚的绝缘层8保护；源区内无绝缘层保护的沟槽之间外延层N-表面、源区内P型区与肖特基势垒金属通过高温合金形成合金层，因P型区表面有高浓度的杂质掺杂，形成欧姆接触层71，而外延层N-表面的掺杂浓度低，形成肖特基势垒层7；器件上表面淀积金属层，通过光刻、金属腐蚀形成正面金属图形，与源区相连的金属区形成器件的阳极金属电极9，边缘的金属区91与阳极金属电极9不相连，分别形成器件的金属场板；器件的底部金属层形成器件的阴极金属电极10。

2.如权利要求1所述一种具有复合沟槽结构的碳化硅肖特基器件，其特征在于：具有复合结构的沟槽，沟槽的顶部有P型掺杂区，沟槽侧壁有绝缘层区，沟槽底部有P型掺杂区，沟槽底部P型掺杂区是由2个或多个掺杂的错位叠加刻蚀的沟槽底角构成。

3.如权利要求1所述一种具有复合沟槽结构的碳化硅肖特基器件的制造方法，其特征在于：可形成具有复合结构沟槽的一种具有复合沟槽结构的碳化硅肖特基器件的制造流程，包括如下步骤：

A、在重掺杂的碳化硅材料N+上，通过外延技术生长一层低掺杂浓度的碳化硅外延层N-层，通过热氧化先生长一薄层的第一类绝缘层，再通过LPCVD淀积，形成一层厚的与第一类绝缘层为同质的绝缘层，此绝缘层作为加工过程的硬掩蔽层和最终器件的场板，经过第一次光刻、各向异性刻蚀第一类绝缘层、去胶工步，形成刻开窗口区，进行P型杂质采用零度角高能注入掺杂，在表层形成P型掺杂区；

B、通过第二次LPCVD淀积形成一层牺牲用与第一类绝缘层为同质的绝缘层，再采用各向异性刻蚀第一类绝缘层，将第二次淀积的第一类绝缘层刻净，窗口区露出碳化硅外延层N-,由于采用各向异性刻蚀，水平方向的第二次淀积的第一类绝缘层将的保留，在第一次刻开窗口区的第一类绝缘层侧壁形成SPACE 即“侧墙”，第一次刻开的窗口区将缩小，之后再进行碳化硅沟槽刻蚀，物理刻蚀和化学刻蚀混合刻蚀，形成碳化硅沟槽；第二次P型杂质采用零度角高能注入掺杂，形成P型掺杂区，即第一底角P型区；再通过热生长形成一层致密的薄的与第一类绝缘层为同质的绝缘层，再通过第三次LPCVD淀积形成一层薄与第一类绝缘层为同质的绝缘层，形成沟槽的侧壁保护的绝缘层；

C、再通过LPCVD淀积形成一层隔离用的与第一类绝缘层为异质的第二类绝缘层，形成第二类绝缘层侧壁保护层，即异质绝缘层，采用各向异性刻蚀第二类绝缘层，刻蚀掉垂直方向的第二类绝缘层，露出沟槽底部的第一类绝缘层，再采用各向异性刻蚀第一类绝缘层，露出沟槽底部碳化硅外延层上的注入掺杂过的P型区；再通过刻蚀碳化硅，在原来的沟槽底部形成一个与第一底角位置，错位的沟槽；第三次P型杂质采用零度角高能注入掺杂后，形成P型掺杂区，即第二底角P型区；此时如果重复LPCVD淀积第二类绝缘层、各向异性刻蚀第二类绝缘层、各向异性刻蚀碳化硅、P型杂质注入掺杂步骤，可形成多个掺杂的错位叠加的沟槽底部，第二类绝缘层的厚度和碳化硅刻蚀深度影响沟槽底各个角错位叠加的横向和纵向位移，因此通过淀积厚度和刻蚀深度的控制，可精确的控制各个角的错位叠加的位移，最终形成一个叠加底角；第四次LPCVD淀积一层与第一类绝缘层为同质的绝缘层，此绝缘层有调节器件的耐压能力的作用；

D、通过高温退火激活注入掺杂的P型杂质，形成最终的P型区，在沟槽底部形成一个具有复合底角的P型区；进行第二次光刻、湿法腐蚀第一类绝缘层，刻开源区，光刻胶保护的终端区及源区沟槽内第二类绝缘层及第二类绝缘层覆盖的第一类绝缘层得以保留，源区内的其他第一类绝缘层被腐蚀干净，露出源区内的碳化硅外延层N-和碳化硅层注入掺杂的P型区表面，去除光刻胶后；再通过选择腐蚀去除第二类绝缘层，采用溅射方式淀积势垒金属，经过势垒金属高温合金，形成合金层，再进行势垒金属腐蚀，去除多余的未形成合金的势垒金属及绝缘层上的金属，此时由于碳化硅外延层N-表面的掺杂浓度低，因此势垒金属与碳化硅外延层N-表面形成肖特基势垒接触的合金层，又因掺杂的P型区表面是高浓度掺杂，因此势垒金属与P型区接触的表面形成欧姆接触的合金层；

E、再采用溅射或蒸发的方式在正表面形成一层金属层，再经过第三次光刻、金属层腐蚀，形成正面金属图形，与源区相接的金属形成阳极电极和边缘与阳极电极不相连的金属，形成金属场板；

F、采用物理研磨方式将底部的碳化硅衬层N+减薄，再进行背面金属层溅射或蒸镀，形成背面金属电极，最终形成整个器件结构。

4.如权利要求3所述的一种具有复合沟槽结构的碳化硅肖特基器件的制造方法，其特征在于：采用不同材质的各向异性刻蚀形成沟槽的侧壁绝缘层；通过采用控制淀积第二类绝缘层的厚度和控制碳化硅刻蚀的深度的方法，可精确的控制各个底角错位叠加的位移，在沟槽底角可形成多个底角错位叠加的复合底角；通过多次的P型杂质采用零度角高能注入掺杂，在沟槽顶部及底部形成P型区，底部形成具有错位叠加底角的复合底角P型区，最终形成复合结构的沟槽。