[发明专利]一种内嵌沟道二极管的SiC MOSFET制备方法

说明书

本发明提供一种内嵌沟道二极管的SiC MOSFET制备方法，具体包括在衬底层上表面依次生长N‑漂移层、JFET区；在JFET区两侧形成P‑base区；在P‑base区形成N+源区和P‑plus区；在JFET区、N+源区、P‑plus上表面形成MOSFET栅氧以及厚度较薄的沟道二极管栅氧；在MOSFET栅氧及沟道二极管栅氧的上表面形成MOSFET多晶硅栅和沟道二极管多晶硅栅；在MOSFET多晶硅栅及沟道二极管多晶硅栅上表面淀积SiO₂以形成隔离氧；在器件正面溅射源极金属，在器件背面溅射漏极金属。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种具有内嵌沟道二极管的SiC MOSFET制备方法。

背景技术

以SiC为代表的宽禁带半导体材料的突破给发展新一代电力电子带来希望。SiC材料具有比Si材料更高的击穿场强、更高的载流子饱和速度和更高的热导率，使SiC电力电子器件比Si的同类器件具有关断电压高、导通电阻小、开关频率高、效率高和高温性能好的特点。SiC电力电子器件将成为兆瓦电子学和绿色能源发展的重要基础之一。

作为单极功率器件，由于其具有低导通电阻、高输入阻抗、高开关速度等优势，SiCMOSFET在阻断电压3000～4500V范围内将成为理想的高压功率开关器件，完全有可能取代Si IGBT器件进一步提高系统的整体效率以及开关频率。SiC MOSFET作为第三代半导体器件，在电力电子领域中是Si基器件的有力竞争者，由于SiC材料拥有更加卓越的性能优势，使得SiC MOSFET具有在更高温度、更高电压、更高频率下应用的潜力。

在整流器或逆变器系统中，功率网络中的开关器件常常需要反并联一个续流二极管来减缓电压尖峰对于开关器件所带来的冲击。目前对于续流二极管的选择主要有如下几种方案：1、采用外接二极管的方式，但是这会给系统带来额外的寄生电容及电感，增加系统的损耗；2、采用二极管与开关器件集成封装的形式，但这种方法会额外增加芯片的面积，从而增加器件的漏电，使其温度特性发生退化。3、利用MOSFET器件本身的寄生体二极管作为反向工作时的续流管，但对于传统的SiC MOSFET来讲，体二极管的导通还会带来两个问题：一是SiC MOSFET体二极管接近3V的开启电压会造成系统额外的功率损耗；二是体二极管的导通会诱发双极退化现象，这是由于电子空穴对的复合会造成SiC材料缺陷的增生，从而使得整个器件的漏电增加，造成失效。

发明内容

为了解决传统SiC MOSFET结构无法使用体二极管续流的问题，本发明提出一种具有内嵌沟道二极管的SiC MOSFET结构制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种内嵌沟道二极管的SiC MOSFET制备方法，包括：

在衬底层2上表面生长N-漂移层3；

在所述N-漂移层3上表面生长JFET区4；

在所述JFET区4上采用Ni/Au金属层作为阻挡层，进行2～5次能量为100keV～600keV的Al离子注入，形成左右两个P-base区5；

在所述左右两个P-base区5及JFET区4上表面采用SiO₂作为阻挡层，进行2～5次能量为10keV～200keV的N离子注入，形成左右两个N+源区6；

在所述左右两个P-base区5、左右两个N+源区6及JFET区4上表面采用SiO₂作为阻挡层，进行2～5次能量为10keV～200keV的Al离子注入，形成左右两个P-plus区7；

在1200℃～1800℃的氩气环境中进行离子注入后的高温退火，退火时间为20～60分钟，激活左右两个P-base区5、左右两个N+源区6及左右两个P-plus区7的杂质离子；