[发明专利]一种SiC MOSFET器件元胞及其制造方法

权利要求书

1.一种SiC MOSFET器件元胞，其特征在于，包括：半导体第一主表面和半导体第二主表面、设置于第一主表面和第二主表面之间的N-耐压层(1)、N型缓冲层(2)、重掺杂N型衬底(3)、两个P型电场屏蔽层(5)、N型层(7)、N型外延层(8)、栅氧化层(13)、多晶硅栅(12)、金属栅电极(9)、两个P型体区(11)、两个N+源极区(10)、两个肖特基金属区(6)、设置于第一主表面上的两个源极金属(14)和设置于第二主表面的漏极金属(4)；

所述重掺杂N型衬底(3)与第二主表面固定连接；所述N型缓冲层(2)位于重掺杂N型衬底(3)的上表面；所述耐压层(1)位于N型缓冲层(2)的上表面；所述两个P型电场屏蔽区(5)分别位于耐压层(1)的部分上表面；所述N型层(7)位于所述两个P型电场屏蔽区(5)之间；所述N型外延层(8)设置于所述P型电场屏蔽区(5)和所述N型层(7)上表面；从第一主表面到半导体内的N型外延层(8)内设置有一个槽，用于制作槽栅；所述槽不与所述P型电场屏蔽层(5)以及N型层(7)接触；所述槽由槽壁栅氧化层(13)和槽内填充重掺杂多晶硅栅(12)构成；所述槽的两侧槽壁外的半导体内各分别设置了一个P型体区(11)；所述两个P型体区(11)位于N型外延层(8)上表面并且与槽壁接触；所述两个P型体区(11)上表面和第一主表面之间分别设置有两个N+源极区(10)；所述两个N+源极区(10)与槽壁接触，且每一个N+源极区(10)上均覆盖了一个源极金属(14)；所述多晶硅栅(12)上覆盖有金属栅电极(9)；每一个所述肖特基金属区(6)均与一个源极金属(14)接触；

所述两个肖特基金属区(6)分别位于所述槽两侧并且从第一主表面贯穿进入半导体体内，其深入半导体的距离大于槽底距第一主表面的距离，并且各自与槽两侧的一个N+源极区(10)、一个P型体区(11)、N型外延层(8)、N型层(7)和一个P型电场屏蔽层(5)分别接触；所述每一个肖特基金属区(6)和N型外延层(8)接触的界面形成N型肖特基接触，即肖特基结界面；

所述两个P型电场屏蔽区(5)分别位于槽中心的垂直于第一主表面的中心线两侧，并且各自从槽两侧的肖特基结界面向槽的中心方向延伸w的距离，其掺杂浓度在1×10¹⁸cm^-3以上，其中，距离w0.5um；

所述N型区(7)和N型外延层(8)的掺杂浓度均大于N-耐压层(1)掺杂浓度。

2.一种SiC MOSFET器件元胞的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

A1、在N-耐压层(1)表面离子注入相互接触的N型层(7)和两个P型电场屏蔽区(5)，在N-耐压层(1)上外延生长N型外延层(8)和两个P型体区(11)；

A2、在步骤A1的半导体第一主表面进行注入离子、刻蚀，高温退火、栅氧生长以及多晶硅淀积，得到初步的MOS管；

A3、对于初步的MOS管，如果两个肖特基金属区(6)和两个源极金属(14)为相同材料，则淀积源极金属区域，再光刻、之后刻蚀源极金属区域得到两个源极金属(14)和金属栅电极(9)；如果二者材料不相同，则淀积肖特基金属区域后刻蚀掉两个肖特基金属区(6)所在槽以外的金属，再淀积源极金属区域，再光刻、之后刻蚀源极金属区域得到两个源极金属(14)和金属栅电极(9)；

A4、对步骤A3得到的MOS管的表面采用CVD生长钝化层，在第二主表面采用金属进行淀积，得到漏极金属(4)；

A5、对步骤A4得到的MOS管进行退火处理，得到欧姆接触，完成对SiC MOSFET器件元胞的制造。

3.根据权利要求2所述的SiC MOSFET器件元胞的制造方法，其特征在于，所述步骤A2包括以下分步骤：

A21、首先光刻出两个N+源极区(10)的窗口，采用离子注入形成N型重掺杂，得到两个N+源极区(10)；

A22、对步骤A21得到的MOS管覆盖保护性碳膜，再采用1600℃～1800℃高温对其进行退火处理激活杂质，去除碳膜；

A23、将去除碳膜的MOS管的淀积金属Ni或者介质层作为硬掩膜层，光刻出槽以及两个肖特基金属区(6)的位置；采用ICP或RIE刻蚀掉两个肖特基金属区(6)以及槽位置的硬掩膜层，继续采用ICP或RIE刻蚀，将两个肖特基金属区(6)位置和槽的位置的半导体刻蚀到槽所需深度；

A24、保留A23中的硬掩膜层，涂光刻胶，曝光出两个肖特基金属区(6)所在位置；利用A23中的硬掩膜层自对准继续刻蚀，直至两个肖特基金属区(6)深度达到各自下方的两个P型电场屏蔽区(5)内；去除光刻胶和掩膜层；

A25、采用热氧化或CVD淀积，在刻蚀出的槽的槽壁和槽底上生长一层栅氧化层(13)；淀积多晶硅栅(12)、光刻后刻蚀掉槽以外区域的多晶硅，得到初步的MOS管。