本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，尤其涉及一種高出流能力的sic?mos器件及制備方法。

背景技術(shù)：

1、在開關(guān)型功率器件領(lǐng)域，一直以來都是以si?mosfet和si?igbt器件為主，其中simosfet器件多用于600v以下場景，而si?igbt器件則多用于600v以上。不過隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，尤其是新能源汽車和清潔能源領(lǐng)域，對功率器件的性能也越來越嚴(yán)格。由于si材料自身物理特性的限制，si?mosfet和si?igbt器件都已經(jīng)難以滿足這些快速發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域要求，由此也就加快了以sic?mosfet為典型代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體功率器件發(fā)展。sicmosfet器件相比于simosfet和si?igbt，其同時(shí)具備著兩者的低導(dǎo)通損耗、高開關(guān)頻率、低開關(guān)損耗等性能優(yōu)勢，并且芯片面積也更小，目前已經(jīng)受到了市場上的規(guī)模使用，并且隨著sic的成本逐步降低，sic?mosfet的市場前景也將更為顯著。

2、sic?mosfet器件在正常工作時(shí)分為線性區(qū)和飽和區(qū)，而這兩個(gè)區(qū)域的出流能力代表了器件可達(dá)到的功率密度等級。目前為了提高sicmosfet的功率密度，都是朝著更小芯片面積這一技術(shù)方向發(fā)展，都過縮小各個(gè)部分結(jié)構(gòu)的尺寸來最終實(shí)現(xiàn)更小的芯片pitch，而此方法非常依賴于設(shè)備工藝能力。因此如果可以通過更改sic?mosfet器件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，來提高器件在線性區(qū)和飽和區(qū)的出流能力，實(shí)現(xiàn)器件的規(guī)?；慨a(chǎn)是目前亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明在sic?mosfet中的jfet區(qū)域表面形成重?fù)诫s的n+區(qū)，在器件工作在線性區(qū)時(shí)，由于漏極電壓較小，p-body區(qū)和sic?drift層產(chǎn)生的耗盡層窄，不會(huì)過多影響器件的出流能力，電流呈現(xiàn)線性增長，且重?fù)诫s的n+區(qū)也降低了jfet區(qū)域電阻，提高線性區(qū)時(shí)的出流能力。而隨著漏極電壓增大，耗盡層擴(kuò)展會(huì)阻礙電流，使器件逐漸工作在飽和區(qū)，電流幾乎難以增長，而jfet區(qū)域表面重?fù)诫s的n+區(qū)此時(shí)會(huì)阻礙耗盡層的擴(kuò)展，使得jfet區(qū)域中的電流路徑空間更大，因此器件在飽和區(qū)的出流能力也會(huì)更強(qiáng)。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種高出流能力的sic?mos器件制備方法，包括如下步驟：

4、s100，在sic?sub層的頂面形成sic?drift層，并在sic?drift層內(nèi)依次形成p-body區(qū)、摻雜濃度為1e18-3e19cm-2的n+區(qū)、np區(qū)和pp區(qū)；n+區(qū)位于sic?drift層中部，與p-body區(qū)間隔設(shè)置；np區(qū)與pp區(qū)連接，分別位于p-body區(qū)內(nèi)；

5、s200，在sic?drift層的頂面依次形成柵氧化層、poly層和隔離介質(zhì)層；

6、s300，在np區(qū)和pp區(qū)的頂面形成歐姆接觸合金層；

7、s400，在器件最上方通過ti和alcu金屬濺射形成正面電極金屬層。

8、具體的，步驟s100中p-body區(qū)深度為0.8um-2um，摻雜濃度為1e17-1e18cm-2。

9、具體的，步驟s100中np區(qū)深度為0.4um-1.6um，摻雜濃度為1e18-1e19cm-2。

10、具體的，步驟s100中pp區(qū)深度為0.4um-1.8um，摻雜濃度為5e18-3e19cm-2。

11、具體的，步驟s200中柵氧化層厚度為30nm-70nm。

12、具體的，步驟s400中的ti金屬厚度為0.1um-0.6um，alcu金屬厚度為2um-5um。

13、一種高出流能力的sic?mos器件，包括從下而上依次設(shè)置的sic?sub層、sic?drift層、柵氧化層、poly層、隔離介質(zhì)層和正面電極金屬層；

14、所述sic?drift層上設(shè)有：

15、p-body區(qū)，從所述sic?drift層的頂面向下延伸；

16、n+區(qū)，從所述sic?drift層的頂面中部向下延伸，并與所述p-body區(qū)間隔設(shè)置；所述n+區(qū)的摻雜濃度為1e18-3e19cm-2；

17、np區(qū)，位于所述p-body區(qū)內(nèi)，并從所述p-body區(qū)的頂面向下延伸；

18、pp區(qū)位于所述p-body區(qū)內(nèi)，并與所述np區(qū)的側(cè)部相連；

19、所述柵氧化層的底面分別與np區(qū)、p-body區(qū)、sic?drift層和n+區(qū)連接；

20、所述正面電極金屬層與np區(qū)和pp區(qū)之間設(shè)有歐姆接觸合金層。

21、具體的，所述隔離介質(zhì)層的側(cè)部向下延伸至np區(qū)的頂面。

22、具體的，所述正面電極金屬層的底面分別與歐姆接觸合金層和隔離介質(zhì)層連接。

23、具體的，所述n+區(qū)深度為0.6um-2um。

24、本發(fā)明在sic?mosfet中的jfet區(qū)域表面形成重?fù)诫s的n+區(qū)，在器件工作在線性區(qū)時(shí)，由于漏極電壓較小，p-body區(qū)和sic?drift層產(chǎn)生的耗盡層窄，不會(huì)過多影響器件的出流能力，電流呈現(xiàn)線性增長，且重?fù)诫s的n+區(qū)也降低了jfet區(qū)域電阻，提高線性區(qū)時(shí)的出流能力。而隨著漏極電壓增大，耗盡層擴(kuò)展會(huì)阻礙電流，使器件逐漸工作在飽和區(qū)，電流幾乎難以增長，而jfet區(qū)域表面重?fù)诫s的n+區(qū)此時(shí)會(huì)阻礙耗盡層的擴(kuò)展，使得jfet區(qū)域中的電流路徑空間更大，因此器件在飽和區(qū)的出流能力也會(huì)更強(qiáng)。

技術(shù)特征：

1.一種高出流能力的sic?mos器件制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高出流能力的sic?mos器件制備方法，其特征在于，步驟s100中p-body區(qū)（3）深度為0.8um-2um，摻雜濃度為1e17-1e18cm-2。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高出流能力的sic?mos器件制備方法，其特征在于，步驟s100中np區(qū)（5）深度為0.4um-1.6um，摻雜濃度為1e18-1e19cm-2。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高出流能力的sic?mos器件制備方法，其特征在于，步驟s100中pp區(qū)（6）深度為0.4um-1.8um，摻雜濃度為5e18-3e19cm-2。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高出流能力的sic?mos器件制備方法，其特征在于，步驟s200中柵氧化層（7）厚度為30nm-70nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高出流能力的sic?mos器件制備方法，其特征在于，步驟s400中的ti金屬厚度為0.1um-0.6um，alcu金屬厚度為2um-5um。

7.一種高出流能力的sic?mos器件，通過任一權(quán)利要求1-6所述的一種高出流能力的sic?mos器件制備方法制備，其特征在于，?包括從下而上依次設(shè)置的sic?sub層（1）、sicdrift層（2）、柵氧化層（7）、poly層（8）、隔離介質(zhì)層（9）和正面電極金屬層（11）；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高出流能力的sic?mos器件，其特征在于，所述隔離介質(zhì)層（9）的側(cè)部向下延伸至np區(qū)（5）的頂面。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高出流能力的sic?mos器件，其特征在于，所述正面電極金屬層（11）的底面分別與歐姆接觸合金層（10）和隔離介質(zhì)層（9）連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高出流能力的sic?mos器件，其特征在于，所述n+區(qū)（4）深度為0.6um-2um。

技術(shù)總結(jié)
一種高出流能力的SiC?MOS器件及制備方法。涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。包括如下步驟：S100，在SiC?Sub層的頂面形成SiC?Drift層，并在SiC?Drift層內(nèi)依次形成P?body區(qū)、摻雜濃度為1E18?3E19cm<supgt;?2</supgt;的N+區(qū)、NP區(qū)和PP區(qū)；N+區(qū)位于SiC?Drift層中部，與P?body區(qū)間隔設(shè)置；NP區(qū)與PP區(qū)連接，分別位于P?body區(qū)內(nèi)；S200，在SiC?Drift層的頂面依次形成柵氧化層、Poly層和隔離介質(zhì)層；S300，在NP區(qū)和PP區(qū)的頂面形成歐姆接觸合金層；S400，在器件最上方通過Ti和AlCu金屬濺射形成正面電極金屬層。本發(fā)明使得JFET區(qū)域中的電流路徑空間更大，因此器件在飽和區(qū)的出流能力也會(huì)更強(qiáng)。

技術(shù)研發(fā)人員：王正,楊程,裘俊慶,萬勝堂,王坤,王毅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：揚(yáng)州揚(yáng)杰電子科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30