4H-SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種4H-SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。主要解決現(xiàn)有技術(shù)漏極輸出電流不穩(wěn)定、擊穿電壓小的問(wèn)題。其結(jié)構(gòu)自下而上包括4H-SiC半絕緣襯底(1)、P型緩沖層(2)、N型溝道層(3)，N型溝道層(3)表面有源極帽層(5)和漏極帽層(6)，源極帽層(5)和漏極帽層(6)表面分別是源電極(10)和漏電極(11)，N型溝道層(3)上方且靠近源極帽層(5)的一側(cè)形成柵電極(4)，柵電極(4)與源極帽層(5)之間形成凹陷柵源漂移區(qū)(9)，柵電極(4)與漏極帽層(6)之間形成凹陷柵漏漂移區(qū)(7)，在凹陷柵漏漂移區(qū)(7)的表面設(shè)有橫向PN結(jié)(8)。本發(fā)明具有擊穿電壓高，漏極輸出電流穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】4H-S i C金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子元件【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，可應(yīng)用于作為大功率半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0002]SiC材料具有帶隙寬、臨界擊穿電場(chǎng)大、電子飽和速率高、熱導(dǎo)率高等優(yōu)異的電學(xué)和材料特性，決定了它是半導(dǎo)體微波功率器件，尤其是金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MESFET)制作中的一個(gè)必然趨勢(shì)。在SiC的多種同質(zhì)多型體中，六角密堆積的纖鋅礦結(jié)構(gòu)4H - SiC電子遷移率約是相同結(jié)構(gòu)6H - SiC的兩倍，因此多數(shù)功率器件采用4H - SiC作為制作材料。隨著軍事及商業(yè)方面對(duì)大功率器件需求的增長(zhǎng)，越來(lái)越需要提高4H-SiC MESFET的擊穿電壓和輸出功率。
[0003]目前，大多數(shù)文獻(xiàn)致力于雙凹陷4H-SiC MESFET結(jié)構(gòu)的研究及在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，例如凹陷源/漏漂移區(qū)4H - SiC MESFET0該結(jié)構(gòu)從下至上由4H - SiC半絕緣襯底、P型緩沖層、N型溝道層和N+帽層堆疊而成，以該堆疊層為基礎(chǔ)，刻蝕N+帽層后形成凹溝道層，柵的源側(cè)一半長(zhǎng)度向凹溝道內(nèi)凹陷形成凹柵結(jié)構(gòu)，并且柵源漂移區(qū)的一部分向凹溝道內(nèi)凹陷，而柵漏漂移區(qū)全部向凹溝道內(nèi)凹陷，這兩個(gè)凹陷的漂移區(qū)均可通過(guò)反應(yīng)離子刻蝕RIE技術(shù)完成。
[0004]相比于雙凹陷結(jié)構(gòu)，雖然上述凹陷源/漏漂移區(qū)4H-SiC MESFET的擊穿電壓因柵漏之間漂移區(qū)厚度的減小而增加，但提高幅度有限。并且在實(shí)際情況下，反應(yīng)離子刻蝕RIE的過(guò)程會(huì)在器件漂移區(qū)表面形成晶格損傷，導(dǎo)致N型溝道層中載流子有效遷移率下降，進(jìn)而降低漏極電流，在電流輸出特性上表現(xiàn)為飽和電流的退化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，提出一種輸出電流穩(wěn)定、擊穿電壓大的4H - SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，提高器件性能。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明技術(shù)關(guān)鍵是:以凹陷源/漏漂移區(qū)4H - SiC MESFET結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在凹陷柵漏漂移區(qū)表面經(jīng)外延、通過(guò)離子注入工藝形成一個(gè)橫向PN結(jié)，且P區(qū)靠近柵電極而N區(qū)靠近漏電極。
[0008]一.4H - SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)
[0009]本發(fā)明的4H - SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，自下而上包括4H - SiC半絕緣襯底、P型緩沖層、N型溝道層，N型溝道層的兩側(cè)分別為源極帽層和漏極帽層，源極帽層和漏極帽層表面分別是源電極和漏電極，N型溝道層上方且靠近源極帽層的一側(cè)形成柵電極，柵電極與源極帽層之間形成凹陷柵源漂移區(qū)，柵電極與漏極帽層之間形成凹陷柵漏漂移區(qū)，其特征在于，凹陷柵漏漂移區(qū)的表面設(shè)有橫向PN結(jié)，用于提高擊穿電壓和穩(wěn)定輸出電流。
[0010]二.4H - SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法[0011]本發(fā)明制作4H - SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，包括如下步驟:
[0012]I)對(duì)4H - SiC半絕緣襯底進(jìn)行清洗，以清潔表面；
[0013]2)在半絕緣襯底上外延生長(zhǎng)0.5μπι厚的SiC層，并經(jīng)原位摻雜硼形成濃度為1.4X IO15CnT3的P型緩沖層；
[0014]3)在P型緩沖層上外延生長(zhǎng)0.25 μ m厚的SiC層，并經(jīng)原位摻雜氮形成濃度為
3.0 X IO17CnT3的N型溝道層；
[0015]4)在N型溝道層上外延生長(zhǎng)0.2 μ m厚的SiC層，并經(jīng)原位摻雜氮形成濃度為1.0XlO20Cm-3 的 N+型帽層；
[0016]5)在N+型帽層上依次進(jìn)行光刻和隔離注入，形成隔離區(qū)和有源區(qū)；
[0017]6)對(duì)有源區(qū)依次進(jìn)行源漏光刻、磁控濺射、金屬剝離和高溫合金，形成0.5μπι長(zhǎng)的源電極和漏電極；
[0018]7)對(duì)源電極和漏電極之間的N+型帽層再進(jìn)行光刻、刻蝕，形成刻蝕深度和長(zhǎng)度分另Ij為0.2 μ m和2.2 μ m的凹溝道；[0019]8)對(duì)凹溝道進(jìn)行光刻、刻蝕，形成深度和長(zhǎng)度分別為0.05 μπι和I μπι的凹陷柵漏漂移區(qū)；
[0020]9)在凹陷柵漏漂移區(qū)表面外延0.04 - 0.05 μπι厚的SiC層，并經(jīng)原位摻雜氮形成的濃度為1.4X IO15cm-3 ；
[0021]10)光刻N(yùn)7iC層，并經(jīng)鋁離子注入形成0.45 -0.5μπι長(zhǎng)的P區(qū)，其濃度為
1.4X IO15Cm"3,形成橫向 PN 結(jié)；
[0022]11)對(duì)橫向PN結(jié)和源電極之間的凹溝道進(jìn)行光刻、刻蝕，形成0.15μπι長(zhǎng)的凹陷柵源漂移區(qū)及0.35 μ m長(zhǎng)的凹柵，刻蝕深度為0.05 μ m ;
[0023]12)對(duì)橫向PN結(jié)和凹陷柵源漂移區(qū)之間的凹溝道依次進(jìn)行光刻、磁控濺射和金屬剝離，形成0.7μπι長(zhǎng)的柵電極；
[0024]13)對(duì)所形成的4Η - SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管表面進(jìn)行鈍化、反刻，形成電極壓焊點(diǎn)，完成器件的制作。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0026]本發(fā)明由于在凹陷柵漏漂移區(qū)表面引入橫向PN結(jié)，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)
占-
^ \\\.[0027]1.漏極電流穩(wěn)定
[0028]當(dāng)給漏極施加一定電壓時(shí)，一方面，橫向PN結(jié)的P區(qū)與N型溝道層形成的突變PN+結(jié)處于反偏模式，而反偏PN+結(jié)的耗盡區(qū)幾乎全部向P區(qū)擴(kuò)展，因此不會(huì)對(duì)N型溝道層中流過(guò)的漏極電流產(chǎn)生顯著影響；另一方面，橫向PN結(jié)可減小由反應(yīng)離子刻蝕引起的凹陷柵漏漂移區(qū)表面晶格損傷及其對(duì)N型溝道層中載流子遷移率的影響，從而抑制漏極電流的退化現(xiàn)象，起到穩(wěn)定漏極電流的作用。
[0029]2.擊穿電壓提高
[0030]器件正常工作狀態(tài)下，一部分漏極電壓降落在反向偏置的橫向PN結(jié)上，而反偏PN結(jié)可承受較高的反向電壓，因此對(duì)N型溝道層產(chǎn)生了分壓作用，使得N型溝道層內(nèi)水平電場(chǎng)強(qiáng)度減小，即當(dāng)N型溝道層內(nèi)水平電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界擊穿電場(chǎng)時(shí)需施加更高的漏極電壓。從器件內(nèi)部電場(chǎng)分布來(lái)說(shuō)，除常見(jiàn)的存在于N型溝道層中且靠近柵邊緣的電場(chǎng)峰外，橫向PN結(jié)在柵漏間的N型溝道層中引入新的電場(chǎng)峰，它改變了 N型溝道層的電場(chǎng)強(qiáng)度并且調(diào)制了表面電場(chǎng)分布，使器件擊穿電壓增加。并且隨著漏極電壓的增加，橫向PN結(jié)產(chǎn)生的新電場(chǎng)峰值增大，當(dāng)它與柵邊緣的電場(chǎng)峰值幾乎相等時(shí)擊穿電壓達(dá)到最大值。
[0031]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為本發(fā)明4H - SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本發(fā)明4H - SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的4H -SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括:摻釩雜質(zhì)的4H -SiC半絕緣襯底I，4H- SiC半絕緣襯底I上為摻雜濃度和厚度分別為1.4X IO15CnT3和0.5 μ m的P型緩沖層2，P型緩沖層2上為摻雜濃度和厚度分別為3.0X IO17cnT3和0.25 μ m的N型溝道層3，N型溝道層3的兩側(cè)分別為0.5 μ m長(zhǎng)的N+型源極帽層5和漏極帽層6，兩者摻雜濃度和厚度均為1.0 X IO20Cm 3和0.2 μ m,源極帽層5和漏極帽層6表面分別是源電極10和漏電極11, N型溝道層3的上方且距離源極帽層5的0.5μπι處為0.7μπι長(zhǎng)的柵電極4，在柵電極4靠近源極帽層5的位置處形成0.15 μπι長(zhǎng)、0.05 μπι深的凹陷柵源漂移區(qū)9，在柵電極4與漏極帽層6之間形成I μ m長(zhǎng)、0.05 μ m深的凹陷柵漏漂移區(qū)7，該凹陷柵漏漂移區(qū)7的表面設(shè)有0.04μL?-0.05 μ m厚的橫向PN結(jié)8，該P(yáng)N結(jié)8的長(zhǎng)度為I μ m，其中P區(qū)長(zhǎng)為0.45 μ m - 0.5 μ m，則 N 區(qū)長(zhǎng)為 0.55 μ m - 0.5 μ m, P 區(qū)與 N 區(qū)摻雜濃度均為 1.4 X IO15CnT3。該橫向PN結(jié)一方面可使其P區(qū)與N型溝道層3形成突變PN+結(jié)，以在反偏模式下其耗盡區(qū)幾乎全部向P區(qū)擴(kuò)展，避免對(duì)N型溝道層3中的漏極電流產(chǎn)生顯著影響，同時(shí)減小由反應(yīng)離子刻蝕帶來(lái)的器件表面晶格損傷，從而抑制了 N型溝道層3中載流子的退化；另一方面，在器件正常工作狀態(tài)下，可使一部分漏極電壓降落在反向偏置的橫向PN結(jié)8上，起到對(duì)N型溝道層3的分壓作用，且可在N型溝道層3中產(chǎn)生新的電場(chǎng)峰，以改變N型溝道層3的電場(chǎng)強(qiáng)度并調(diào)制表面電場(chǎng)分布，從而使柵邊緣電場(chǎng)峰值減小。
[0035]參照?qǐng)D2，本制作4H -SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，給出如下三種實(shí)施例。
[0036]實(shí)施例1:制作含有厚度為0.04 μ m，P區(qū)長(zhǎng)度為0.45μπι的PN結(jié)的4H-SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0037]本實(shí)施例的制作步驟如下:
[0038]步驟1:清洗4Η - SiC半絕緣襯底，以清潔表面。
[0039](1.1)用蘸有甲醇的棉球?qū)⒁r底仔細(xì)清洗兩次；
[0040](1.2)將襯底先后在80°C的二甲苯、煮沸的丙酮和80°C的甲醇中分別清洗4分鐘后，用干燥的高純氮?dú)獯蹈桑?br> [0041](1.3)將襯底在H2SO4與H2O2比例為1:1的混合液中浸泡10分鐘后，用去離子水沖洗兩次，最后用氮?dú)鈱⒁r底吹干。
[0042]步驟2:在4H - SiC半絕緣襯底表面上外延生長(zhǎng)SiC層，經(jīng)硼原位摻雜形成P型緩沖層。
[0043] 將4H- SiC半絕緣襯底放入生長(zhǎng)室，向生長(zhǎng)室中通入流量為20ml/min的硅烷、lOml/min的丙烷、801/min的高純氫氣和2ml/min的乙硼烷，生長(zhǎng)溫度為1550°C，壓強(qiáng)為IO5Pa,持續(xù)6min，完成4H - SiC外延層的生長(zhǎng)。
[0044]步驟3:在P型緩沖層上外延生長(zhǎng)SiC層，經(jīng)氮原位摻雜形成N型溝道層。
[0045]將含有P型緩沖層的4H - SiC外延片放入生長(zhǎng)室，向生長(zhǎng)室中通入流量為20ml/min的娃燒、10ml/min的丙燒、801/min的高純氫氣和10ml/min的高純氮?dú)?，生長(zhǎng)溫度為15500C，壓強(qiáng)為IO5Pa,持續(xù)3min，完成N型溝道層的生長(zhǎng)。
[0046]步驟4:在N型溝道層上外延生長(zhǎng)SiC層，經(jīng)氮原位摻雜形成N+帽層。
[0047]將4H-SiC外延片放入生長(zhǎng)室，向生長(zhǎng)室中通入流量為20ml/min的硅烷、10ml/min的丙烷、801/min的高純氫氣和20ml/min的高純氮?dú)?，生長(zhǎng)溫度為1550°C，壓強(qiáng)為IO5Pa,持續(xù)2min，完成N+帽層的生長(zhǎng)。
[0048]步驟5:在N+型帽層上形成隔離區(qū)和有源區(qū)。
[0049](5.1)利用隔離區(qū)掩膜板，按照紫外曝光工藝在N+型帽層上形成隔離區(qū)窗口 ；
[0050](5.2)進(jìn)行兩次硼離子注入，注入條件為 130keV/6 X 1012cnT2，50keV/2 X 1012cm_2，完成有源區(qū)的隔離。
[0051]步驟6:在N+型帽層上形成源/漏電極。
[0052](6.1)利用源/漏區(qū)掩膜板，按照紫外曝光工藝在N+型帽層上形成0.5 μπι長(zhǎng)的源
/漏窗口 ；
[0053](6.2)利用磁控濺射工藝，在N+型帽層上淀積各層厚度分別為150nm/150nm/300nm 的 Ni/Ti/Au 金屬層，工作真空 2.5X 10 "3Pa, Ar 氣流量為 40sccm ；
[0054](6.3)濺射完成后將晶片放入150°C的Buty專(zhuān)用剝離液中，待金屬脫落后再移入1300C Buty剝離液中，等溫度降到80°C以下時(shí)，再移入丙酮中，最后取出晶片并用氮?dú)獯蹈?
[0055](6.4)將晶片放入快速合金爐內(nèi)，在氮?dú)馀c氫氣比例為9:1的氣氛下快速升溫到970°C，持續(xù)10分鐘，形成源/漏歐姆接觸電極。
[0056]步驟7:在源/漏電極之間的N+型帽層上形成凹溝道。
[0057](7.1)利用凹溝道掩膜板，按照紫外曝光工藝在N+型帽層上形成長(zhǎng)度為2.2μπι的凹溝道窗口；
[0058](7.2)經(jīng)反應(yīng)離子刻蝕形成0.05 μ m深的凹溝道。
[0059]步驟8:在源/漏電極之間的凹溝道上形成凹陷柵漏漂移區(qū)。
[0060](8.1)利用凹陷柵漏漂移區(qū)掩膜板，利用電子束曝光，形成長(zhǎng)度為Iym的凹陷柵漏漂移區(qū)窗口；
[0061](8.2)反應(yīng)離子刻蝕形成深度為0.05 μ m的凹陷柵漏漂移區(qū)。
[0062]步驟9:在凹陷柵漏漂移區(qū)表面外延N_ SiC層。
[0063]在生長(zhǎng)室中同時(shí)通入流量為20ml/min的硅烷、10ml/min的丙烷、801/min的高純氫氣和2ml/min的高純氮?dú)?，生長(zhǎng)溫度為1550°C，壓強(qiáng)為IO5Pa的條件下持續(xù)29s，生長(zhǎng)0.04μπι 厚的 N_SiC 層。
[0064]步驟10:對(duì)凹陷柵漏漂移區(qū)表面的N_SiC層進(jìn)行鋁離子注入，形成橫向PN結(jié)。
[0065](10.1)利用P區(qū)掩膜板，利用電子束曝光，在凹陷柵漏漂移區(qū)靠近柵側(cè)形成長(zhǎng)度為0.45μπι的P區(qū)窗口 ；[0066](10.2)鋁離子注入形成摻雜濃度為1.4X IO15Cm-3的P型區(qū)，注入條件:溫度400。。，能量 130KeV，劑量 2.5X1013cm_2。
[0067]步驟11:在源電極和P區(qū)之間的凹溝道上同時(shí)形成凹柵和凹陷柵源漂移區(qū)。
[0068](11.1)利用凹柵和凹陷柵源漂移區(qū)掩膜板，利用電子束曝光，形成長(zhǎng)度為0.5μπι的凹陷柵源漂移區(qū)窗口；
[0069](11.2)反應(yīng)離子刻蝕形成深度為0.05 μπι的凹陷柵源漂移區(qū)。
[0070]步驟12:在凹陷的柵源漂移區(qū)與P區(qū)之間的凹溝道上形成柵電極。
[0071](12.1)利用柵掩膜板，利用電子束曝光，形成長(zhǎng)度為0.7μπι的柵窗口 ；
[0072](12.2)磁控濺射厚度分別為150nm/150nm/300nm的Ni/Ti/Au金屬層，形成長(zhǎng)度為
0.7 μ m的柵電極，工作真空2.5X10 — 3Pa, Ar氣流量為40sccm。
[0073]步驟13:表面鈍化、反刻。
[0074](13.1)利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積工藝，在器件表面淀積0.5 μ m厚的Si3N4鈍化層，工藝條件:溫度300°C，SiH4流量為300sccm，NH3流量為323sccm ；
[0075](13.2)利用反刻掩膜板，通過(guò)紫外曝光形成源、漏和柵電極壓焊點(diǎn)。
[0076]實(shí)施例2:制作含有厚度為0.05 μπι, P區(qū)長(zhǎng)度為0.5 μ m的PN結(jié)的4Η - SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0077]本實(shí)施例的制作步驟如下:
[0078]步驟一:與實(shí)施例1的步驟I相同。
[0079]步驟二:與實(shí)施例1的步驟2相同。
[0080]步驟三:與實(shí)施例1的步驟3相同。
[0081]步驟四:與實(shí)施例1的步驟4相同。
[0082]步驟五:與實(shí)施例1的步驟5相同。
[0083]步驟六:與實(shí)施例1的步驟6相同。
[0084]步驟七:與實(shí)施例1的步驟7相同。
[0085]步驟八:與實(shí)施例1的步驟8相同。
[0086]步驟九:在凹陷柵漏漂移區(qū)表面外延N _ SiC層。
[0087]在生長(zhǎng)室中同時(shí)通入流量為20ml/min的硅烷、10ml/min的丙烷、801/min的高純氫氣和2ml/min的高純氮?dú)?，生長(zhǎng)溫度為1550°C，壓強(qiáng)為IO5Pa的條件下持續(xù)36s，生長(zhǎng)
0.05μπι 厚的 N_SiC 層。
[0088]步驟十:對(duì)凹陷柵漏漂移區(qū)表面的N.SiC層進(jìn)行離子注入，形成橫向PN結(jié)。[0089]IOa)利用P區(qū)掩膜板，利用電子束曝光，在凹陷柵漏漂移區(qū)靠近柵側(cè)形成長(zhǎng)度為
0.5μπι的P區(qū)窗口 ；
[0090]IOb)鋁離子注入形成摻雜濃度為1.4X IO15CnT3的P型區(qū)，注入條件:溫度400°C，能量 130KeV，劑量 2.5X 1013cm"2o
[0091]步驟^^一:與實(shí)施例1的步驟11相同。
[0092]步驟十二:與實(shí)施例1的步驟12相同。
[0093]步驟十三:與實(shí)施例1的步驟13相同。
[0094]實(shí)施例3:制作含有厚度為0.045 μ m, P區(qū)長(zhǎng)度為0.48 μ m的PN結(jié)的4H - SiC金
屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。[0095]本實(shí)施例的制作步驟如下:
[0096]步驟A:與實(shí)施例1的步驟I相同。
[0097]步驟B:與實(shí)施例1的步驟2相同。
[0098]步驟C:與實(shí)施例1的步驟3相同。
[0099]步驟D:與實(shí)施例1的步驟4相同。
[0100]步驟E:與實(shí)施例 1的步驟5相同。
[0101]步驟F:與實(shí)施例1的步驟6相同。
[0102]步驟G:與實(shí)施例1的步驟7相同。
[0103]步驟H:與實(shí)施例1的步驟8相同。
[0104]步驟1:在凹陷柵漏漂移區(qū)表面外延N_ SiC層。
[0105]在生長(zhǎng)室中同時(shí)通入流量為20ml/min的硅烷、10ml/min的丙烷、801/min的高純氫氣和2ml/min的高純氮?dú)?，生長(zhǎng)溫度為1550°C，壓強(qiáng)為IO5Pa的條件下持續(xù)33s，生長(zhǎng)
0.045“111厚的^5扣層。
[0106]步驟J:對(duì)凹陷柵漏漂移區(qū)表面的N.SiC層進(jìn)行離子注入，形成橫向PN結(jié)。
[0107]Jl)利用P區(qū)掩膜板，利用電子束曝光，在凹陷柵漏漂移區(qū)靠近柵側(cè)形成長(zhǎng)度為0.48μπι 的 P 區(qū)窗口 ；
[0108]J2)鋁離子注入形成摻雜濃度為1.4X1015cnT3的P型區(qū)，注入條件:溫度400°C，能量 130KeV，劑量 2.5X 1013cm"2o
[0109]步驟K:與實(shí)施例1的步驟11相同。
[0110]步驟L:與實(shí)施例1的步驟12相同。
[0111]步驟M:與實(shí)施例1的步驟13相同。
【權(quán)利要求】
1.一種4H - SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，自下而上包括4H - SiC半絕緣襯底(I)、P型緩沖層(2)、N型溝道層(3)，N型溝道層(3)的兩側(cè)分別為源極帽層(5)和漏極帽層(6)，源極帽層(5)和漏極帽層(6)表面分別是源電極(10)和漏電極(11)，N型溝道層(3)上方且靠近源極帽層(5)的一側(cè)形成柵電極(4)，柵電極(4)與源極帽層(5)之間形成凹陷柵源漂移區(qū)(9)，柵電極(4)與漏極帽層(6)之間形成凹陷柵漏漂移區(qū)(7)，其特征在于，凹陷柵漏漂移區(qū)(7)的表面設(shè)有橫向PN結(jié)(8)，用于提高擊穿電壓和穩(wěn)定輸出電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4H-SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于所述橫向PN結(jié)(8)的長(zhǎng)度與凹陷柵漏漂移區(qū)(7)的長(zhǎng)度相等，即I ym。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4H-SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于所述橫向PN結(jié)⑶的P區(qū)和N區(qū)摻雜濃度與P型緩沖層⑵摻雜濃度相等，即1.4X IO15CnT3。
4.一種4H - SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法，包括如下步驟: . 1)對(duì)4H- SiC半絕緣襯底(I)進(jìn)行清洗，以清潔表面； .2)在半絕緣襯底(I)上外延生長(zhǎng)0.5μπι厚的SiC層，并經(jīng)原位摻雜硼形成濃度為1.4X IO15CnT3 的 P 型緩沖層(2)； . 3)在P型緩沖層(2)上外延生長(zhǎng)0.25 μ m厚的SiC層，并經(jīng)原位摻雜氮形成濃度為3.0X IO17CnT3 的 N 型溝道層(3)； . 4)在N型溝道層(3)上外延生長(zhǎng)0.2μπι厚的SiC層，并經(jīng)原位摻雜氮形成濃度為1.0XlO20Cm-3 的 N+型帽層； . 5)在N+型帽層上依次進(jìn)行光刻和隔離注入，形成隔離區(qū)和有源區(qū)； .6)對(duì)有源區(qū)依次進(jìn)行源漏光刻、磁控濺射、金屬剝離和高溫合金，形成0.5 μ m長(zhǎng)的源電極(10)和漏電極(11)； .7)對(duì)源電極(10)和漏電極(11)之間的N+型帽層再進(jìn)行光刻、刻蝕，形成刻蝕深度和長(zhǎng)度分別為0.2 μ m和2.2 μ m的凹溝道； .8)對(duì)凹溝道進(jìn)行光刻、刻蝕，形成深度和長(zhǎng)度分別為0.05 μπι和Iym的凹陷柵漏漂移區(qū)⑵； . 9)在凹陷柵漏漂移區(qū)(7)表面外延0.04 - 0.05 μ m厚的r SiC層，并經(jīng)原位摻雜氮形成的濃度為1.4X IO15cm-3 ； .10)光刻N(yùn)_SiC層，并經(jīng)鋁離子注入形成0.45-0.5μπι長(zhǎng)的P區(qū)，其濃度為1.4 X 1015cm_3,形成橫向 PN 結(jié)(8)； . 11)對(duì)橫向PN結(jié)⑶和源電極(10)之間的凹溝道進(jìn)行光刻、刻蝕，形成0.15μπι長(zhǎng)的凹陷柵源漂移區(qū)(9)及0.35 μ m長(zhǎng)的凹柵，刻蝕深度為0.05μπι; . 12)對(duì)橫向PN結(jié)⑶和凹陷柵源漂移區(qū)(9)之間的凹溝道依次進(jìn)行光刻、磁控濺射和金屬剝離，形成0.7μπι長(zhǎng)的柵電極⑷； .13)對(duì)所形成的4Η- SiC金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管表面進(jìn)行鈍化、反刻，形成電極壓焊點(diǎn)，完成器件的制作。
【文檔編號(hào)】H01L21/336GK103928529SQ201410181931
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】賈護(hù)軍, 裴曉延, 孫哲霖 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)