[发明专利]碳化硅MOSFET器件及其工艺方法

说明书

本发明提供一种碳化硅MOSFET器件，包括高浓度N型漏极及漏极金属，在高浓度N型漏极上设有N型外延层作为MOSFET器件的漂移区，在N型外延层上方设有间隔的P型体区，在P型体区内设有高浓度的N型源极，在N型源极外侧设有高浓度的第一P型源极，在N型外延层表面还设有栅极氧化层，栅极氧化层起始并终于两个相邻的N型源极上方，栅极氧化层上方设有栅极多晶硅，N型源极和第一P型源极表面还设有源极金属，源极金属和栅极多晶硅之间设有绝缘介质层隔离；P型体区和N型源极分别向两侧设有凹陷区域，凹陷区域在Y方向上间隔设置，且P型体区包围N型源极，所述凹陷区域内设有高浓度的第二P型源极。本发明提高了器件的短路能力。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，尤其是一种碳化硅功率半导体器件。

背景技术

碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料，与现有的硅材料相比，具有禁带宽度宽，临界击穿电场高，饱和漂移速度高等优势，以SiC材料制备的MOSFET器件，与相同耐压水平的硅基MOSFET相比，又具有导通电阻低，尺寸小，开关速度快等优势。

然而，一旦SiC MOSFET器件在应用中发生短路，高电压和大电流会使得器件在极短时间内产生较大热量，又由于SiC MOSFET体积较小，大量热量很难通过较小的器件面积在短时间内散发出去，因此，提升SiC MOSFET的短路能力对于SiC MOSFET在应用中的安全可靠地使用至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化硅MOSFET器件及其工艺方法，克服现有技术中SiC器件短路能力不足的问题，提升SiC器件的短路能力。为实现以上技术目的，本发明采用的技术方案是：

第一方面，本发明的实施例提出一种碳化硅MOSFET器件，包括高浓度N型漏极及漏极金属，在所述高浓度N型漏极上设有N型外延层作为MOSFET器件的漂移区，在所述N型外延层上方设有间隔的P型体区，在所述P型体区内设有高浓度的N型源极，在所述N型源极外侧设有高浓度的第一P型源极，在所述N型外延层表面还设有栅极氧化层，所述栅极氧化层起始并终于两个相邻的N型源极上方，所述栅极氧化层上方设有栅极多晶硅，所述N型源极和第一P型源极表面还设有源极金属，所述源极金属和栅极多晶硅之间设有绝缘介质层隔离；其主要改进之处在于，

所述P型体区和N型源极分别向两侧设有凹陷区域，所述凹陷区域在Y方向上间隔设置，且所述P型体区包围N型源极，所述凹陷区域内设有高浓度的第二P型源极；

所述Y方向为栅极多晶硅长度延伸方向。

进一步地，所述P型体区和N型源极在Y方向上间隔设置的凹陷区域的长度W1及未凹陷区域的长度W2的值为0.5μm～5μm。

更进一步地，所述P型体区和N型源极在Y方向上间隔设置的凹陷区域的长度W1及未凹陷区域的长度W2的值相等。

更进一步地，W1=W2=3μm。

第二方面，本发明的实施例提出一种实现碳化硅MOSFET器件的工艺方法，用于制作如上文所述的碳化硅MOSFET器件，包括如下步骤：

步骤一：选取高浓度N型衬底材料作为高浓度N型漏极并外延生长N型外延层；

步骤二：在所述N型外延层表面淀积氮化硅，利用掩膜窗口，刻蚀出P型体区窗口并注入铝离子形成P型体区；

步骤三：在上述P型体区窗口的基础上，进一步淀积氮化硅，然后刻蚀掉氮化硅即形成N型源极的注入窗口，接着注入氮离子形成N型源极；

步骤四：去除上一步骤的氮化硅之后再淀积一层氮化硅，利用掩膜窗口，刻蚀出P型源极的注入窗口，注入铝离子分别形成第一P型源极和第二P型源极；

步骤五：在N型外延层表面生长栅极氧化层并淀积栅极多晶硅，并利用掩膜窗口将多余的栅极氧化层和栅极多晶硅刻蚀掉；