CN110190129B - 一种场效应管及其制备方法 - Google Patents
一种场效应管及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110190129B CN110190129B CN201910597741.5A CN201910597741A CN110190129B CN 110190129 B CN110190129 B CN 110190129B CN 201910597741 A CN201910597741 A CN 201910597741A CN 110190129 B CN110190129 B CN 110190129B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- region
- source
- contact
- type
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 14
- 238000002353 field-effect transistor method Methods 0.000 title description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 105
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 105
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 63
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 claims abstract description 58
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims abstract description 46
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 36
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 40
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 31
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 25
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 25
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 22
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 15
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 15
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 11
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 claims description 4
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 44
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 abstract description 13
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 11
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 12
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011982 device technology Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- -1 nitrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66053—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
- H01L29/66068—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7803—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors structurally associated with at least one other device
- H01L29/7806—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors structurally associated with at least one other device the other device being a Schottky barrier diode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7813—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种场效应管，以及制备这种场效应管的制备方法，通过将场效应管中的阱区分离开来，并在相邻两个阱区之间的区域不进行离子注入而选择在其上部通过生长金属来制备肖特基接触，使周边阱区和外延形成的PN结与肖特基接触共同组成一个结势垒肖特基二极管，并且在使用过程中通过使这个结势垒肖特基二极管替代器件自身的寄生PIN二极管或在外部反并联使用的外部快恢复二极管，使得器件具有更低的导通压降，更低的功率损耗及更快的工作效率，也降低了工业成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种场效应管及其制备方法。
背景技术
碳化硅(SiC)是继第一代半导体材料硅、锗和第二带半导体材料砷化镓、磷化铟后发展起来的第三代半导体材料，碳化硅材料的宽禁带是硅和砷化镓的2～3倍，使得半导体器件能在较高的温度下工作且具有发射蓝光的能力；其击穿电场比硅和砷化镓都要高出一个数量级，这决定了半导体器件的高压、大功率性能；其高的饱和电子漂移速度和低介电常数决定了器件的高频、高速工作性能；碳化硅的导热率是硅的3.3倍，砷化镓的10倍，使得碳化硅材料的导热性能好，在集成电路工艺上可以大大提高电路的集成度，同时还可以减少冷却散热系统，从而减小器件的体积。综上所述，碳化硅半导体材料具有禁带宽度大、临界击穿场强高、饱和电子漂移率高、热导率高、化学性质稳定等优点，这使得碳化硅基功率器件在高压、高温、高频、大功率、强辐射等方面都有极大的应用前景。在半导体工艺领域上，是制备耐高压、大电流功率器件的理想选择。另外，由于碳化硅所具有的优良的物理和电学特性，再结合具体工艺上的设计特点，常见的SiC MOSFET器件具有开关速度快、导通电阻小等优势，且在较小的外延层厚度下也能实现较高的击穿电压水平，同时减小了功率开关模块的体积，降低了能耗，在功率开关、转化器等应用领域中优势明显。因此，随着碳化硅材料和器件工艺的不断完善，部分归领域被碳化硅所替代指日可待。
碳化硅VDMOS器件在传统逆变电路、斩波电路等电路应用中一般需要与一个反并联二极管共同发挥作用，通常有两种方式：其一为直接使用器件P阱区，N-漂移区与N+衬底形成的寄生PIN二极管。然而，此方式下，因碳化硅PN结导通压降约为3V，故得到的寄生碳化硅二极管的导通压降较大，在实际应用中会大大增加电路中的功耗；并且由于正向导通时漂移区电导调制注入大量过剩载流子，使得寄生碳化硅二极管的反向恢复特性差，从而导致高功率损耗，这与当下强调绿色环保的应用理念相悖；另外，由于SiC材料中的基矢面位错会由于PN结的工作诱导出层错，因此，采用其内部的寄生碳化硅二极管作反并联二极管会影响器件的可靠性，如长时间工作极易引起双极退化，从而导致器件的的电学性能也随之退化，造成导通电阻增大、阻断泄露电流增加等；同时，因其工作速度低而导致工作效率低下，这对碳化硅VDMOS器件在逆变电路、斩波电路等应用中极为不利。其二为将器件与外部一个快恢复二极管(FRD)反并联使用，增加了器件的使用数目，此方式会引起系统成本的上升、体积的增大以及因金属连线增加而导致的可靠性降低，最终使得碳化硅VDMOS器件在传统逆变电路、斩波电路等电路应用中的推广受到了一定的阻碍。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种场效应管，以及制备这种场效应管的制备方法，一定程度上降低了器件的功率损耗，提高了工作效率，同时也降低了系统成本。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
本发明公开一种场效应管，包括N型衬底以及设于N型衬底上的N型外延，其特征在于：所述N型外延上设有通过P型离子注入形成的P-well阱区，所述P-well阱区与所述N型外延的交界面形成PN结，相邻两个P-well阱区之间的N型外延上设有肖特基接触，所述肖特基与所述PN结共同形成结势垒肖特基二极管。
优选地，所述P-well阱区设有N型离子注入的源极接触n+区域和P型离子注入的源极接触p+区域，所述源极接触p+区域设于所述源极接触n+区域与P-well阱区边缘之间。
优选地，所述P-well阱区设有栅极沟槽，所述栅极沟槽的深度大于所述P-well阱区的深度；所述栅极沟槽内设有栅电极层，在所述栅极沟槽内壁与所述栅电极层之间设有绝缘栅介质层；所述栅极沟槽设于所述源极接触n+区域。
优选地，所述源极接触n+区域的上部和所述源极接触p+区域的上部设有源极欧姆接触金属；所述N型衬底的背部设有漏极欧姆接触金属。
优选地，所述源极欧姆接触金属上部、所述栅电极层上部以及肖特基接触上部设有连接金属。
优选地，所述栅极沟槽开口处还设有隔离介质层，用以隔离所述源极欧姆接触金属和/或源极欧姆接触金属上部的连接金属与所述栅电极层上部的连接金属。
本发明还公开一种场效应管制备方法，用以制备前面任意一项所述的场效应管，所述方法包括步骤一：提供已生长N型外延并完成清洗、干燥的N型衬底，所述方法还包括：
步骤二：在N型外延表面上进行P型离子注入，形成分离的两个P-well阱区，所述P-well阱区与所述N型外延的交界面形成PN结；
步骤三：在所述P-well阱区上表面进行N型离子注入，形成源极接触n+区域；
步骤四：在源极接触n+区域与P-well阱区边缘之间进行P型离子注入，形成源极接触P+区域；
步骤五：对注入的杂质离子进行热退火处理以激活杂质；
步骤六：在源极接触n+区域向N型外延部位方向刻蚀深度大于P-well阱区深度的栅极沟槽；
步骤七：在栅极沟槽内表面制备绝缘栅介质层，再在栅极沟槽内部制备栅电极层，所述绝缘栅介质层设于栅极沟槽内壁与栅电极层之间；
步骤八：在栅极沟槽开口处制备隔离介质层；
步骤九：在源极接触n+区域上表面与源极接触P+区域上表面制备源极欧姆接触金属；
步骤十：在N型衬底背部制备漏极欧姆接触金属；
步骤十一：对源极欧姆接触金属和漏极欧姆接触金属进行热退火处理；
步骤十二：在相邻两个P-well阱区之间的上部制备肖特基接触；
步骤十三：对完成步骤十二后的半导体器件样片钝化层进行淀积、光刻与刻蚀；
步骤十四：在源极欧姆接触金属上部、漏极欧姆接触金属上部、栅电极层上部制备连接金属。
优选地，
所述步骤二包括在N型外延正面淀积一层阻挡离子注入的阻挡层，后进行光刻和刻蚀形成分离开来的两个阱注入区，在所述阱注入区进行多次离子注入而形成P-well阱区，后去除所述阻挡层；
所述步骤三包括在N型外延正面淀积一层阻挡离子注入的阻挡层，后进行光刻和刻蚀形成源极接触n+注入区，对所述源极接触n+注入区进行多次N型离子注入而形成源极接触n+区域，后去除所述阻挡层；
所述步骤四包括在N型外延正面淀积一层阻挡离子注入的阻挡层，后进行光刻和刻蚀形成源极接触p+注入区，对所述源极接触p+注入区进行多次P型离子注入而形成源极接触p+区域，后去除所述阻挡层。
优选地，
所述步骤六包括在N型外延上表面光刻形成一栅极沟槽窗口，所述栅极沟槽窗口设于源极接触n+区域，从栅极沟槽窗口底部向N型外延进行延伸刻蚀，直至刻蚀的深度大于P-well阱区的深度而形成栅极沟槽；
所述步骤七包括对完成步骤六后的半导体器件表面进行干氧氧化处理，后在N型外延及栅极沟槽内壁上淀积绝缘栅介质层，再在所述绝缘栅介质层上淀积栅电极层，并进行光刻与刻蚀处理而仅保留栅极沟槽内部的绝缘栅介质层和栅电极层。
所述步骤八包括在所述N型外延上表面淀积一层隔离介质层，并通过光刻和刻蚀保留所述栅极沟槽开口处的隔离介质层，用以隔离所述源极欧姆接触金属和/或源极欧姆接触金属上部的连接金属与所述栅电极层上部的连接金属。
优选地，
所述步骤十二包括在相邻两个P-well阱区之间的上部淀积金属Ni作为肖特基接触金属，并在N2保护下，在850℃下快速热退火处理形成肖特基接触。
本发明通过将场效应管中的阱区分离开来，并在相邻两个阱区之间的区域不进行离子注入而选择在其上部通过生长金属来制备肖特基接触，周边的阱区和外延形成的PN结与肖特基接触共同组成一个结势垒肖特基二极管；由于传统的寄生PIN二极管在正向导通时电流是由少数载流子的扩散形成的，而肖特基接触形成的结的正向电流是由半导体中的多数载流子进入金属而形成的，因而，在导电模式下进行二极管应用时，结势垒肖特基二极管具有更低的正向导通压降，使器件在逆变电路、斩波电路等电能变换应用中更易实现正向导通，且具有较低的功率损耗和较高的工作效率；同时，这种采用结势垒肖特基二极管结构的场效应管的导电模式在二极管应用时，从传统寄生PIN二极管的双极导电转变为多子导电，因而使得器件在逆变电路、斩波电路等电能变换应用中具有反向恢复时间短、反向恢复电荷少以及较快的开关速度等优点，另外，结势垒肖特基二极管的工作速度明显高于传统的寄生PIN二极管，使器件的工作效率得到大幅提高；结势垒肖特基二极管是在器件本身的内部进行的结构变化，此设计避免了器件与外部快恢复二极管反并联使用所带来的高成本、较大体积等问题，同时也避免了金属连线增加而导致的器件可靠性降低的问题。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明公开的实施例二的制备方法的流程图；
图2为本发明公开的实施例二的步骤一的截面结构示意图；
图3为本发明公开的实施例二的步骤二的截面结构示意图；
图4为本发明公开的实施例二的步骤三的截面结构示意图；
图5为本发明公开的实施例二的步骤四的截面结构示意图；
图6为本发明公开的实施例二的步骤六的截面结构示意图；
图7为本发明公开的实施例二的步骤七的截面结构示意图；
图8为本发明公开的实施例二的步骤八的截面结构示意图；
图9为本发明公开的实施例二的步骤十的截面结构示意图；
图10为本发明公开的实施例二的步骤十二的截面结构示意图；
图11为本发明公开的实施例二的步骤十四的截面结构示意图；
图12为现有技术中传统沟槽MOS截面结构示意图。
101-SiC衬底；102-N型外延；103-P-well阱区；104-源极接触n+区域；105-源极接触p+区域；106-栅极沟槽；107-绝缘栅介质层；108-栅电极层；109-隔离介质层；110-源极欧姆接触金属；111-漏极欧姆接触金属；112-肖特基接触；113-连接金属。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，在本发明的描述中，“多次”的含义是两次或两次以上，除非另有明确具体的限定。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
在本说明书中引用的“一个实施例”或“实例”或“例子”意指结合实施例本身描述的特定特征、结构或特性可被包括在本专利公开的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中的各位置的出现不必都是指同一个实施例。
实施例一：
本发明公开了一种场效应管的制备方法，本实施例采用N型衬底对本发明所公开的方法进行详细说明。本实施例通过制备肖特基接触112，将P-well阱区103和N型外延102形成的PN结与肖特基接触112共同组成一个结势垒肖特基二极管(JBS)，通过这个结势垒肖特基二极管来替代传统电路中的寄生PIN二极管，或替代外部与器件反并联连接使用的快恢复二极管(FRD)，可以解决现有应用中所存在的功率损耗高、工作效率低、系统成本高等问题。
附图1为本实施例制备方法的流程图，附图2-11为在本实施例制备方法的制备流程中，各个环节的场效应管的截面结构示意图。
步骤一：本实施例采用的衬底为SiC衬底，即首先提供一个N型SiC衬底101，随后在这个N型SiC衬底101上外延一层N型的SiC，即附图2中的N型外延102，并用传统的RCA清洗工艺清洗这个半导体器件样片(本实施例中已在衬底上增加外延的形态为半成品的场效应管器件)。在本实施例中，采用掺杂浓度为1×1018cm-3的N型SiC衬底101和掺杂浓度为5×1015cm-3的N型的外延，在其他实施例中，N型SiC衬底101的掺杂浓度可以在1×1018cm-3～1×1019cm-3范围，N型外延102的掺杂浓度可以在1×1014cm-3～1×1016cm-3范围，可根据要设计的SiC器件的工艺需求来决定；此外，本步骤的清洗工艺也不局限于RCA清洗工艺，在其他实施例中可选择能达到清除此半导体器件样片(本实施例中已在衬底上增加外延的形态为半成品的场效应管器件)表面污染物、给后续加工工艺提供符合工艺标准的N型SiC衬底101和N型外延102的目的的清洗工艺即可。其中，RCA清洗工艺为现有技术中的一项标准的半导体清洗工艺。在完成RCA清洗工艺后，将清洗完成的半导体器件样片(本实施例中已在衬底上增加外延的形态为半成品的场效应管器件)置入浓度为2％的氢氟酸溶液中浸泡3分钟，浸泡温度为常温，即为正常的制备车间里的温度，冬季约17℃～19℃，夏季约22℃～25℃，借助氢氟酸能溶解SiO2的特性来去除N型SiC衬底101和N型外延102表面的氧化层。最后，使用纯度为99.99％的N2气流吹干N型SiC衬底101和N型外延102表面表面残余液体，使N型SiC衬底101和N型外延102表面保持干燥。
步骤二：在N型外延102表面上进行P型离子注入，形成附图3中的分离开来的两部分的P-well阱区103。此步骤的具体操作过程如下，首先通过低压热壁化学气相淀积法(LPCVD)在N型外延102的正表面淀积一层厚度为1.5μm的Al作为P-well阱区103离子注入的阻挡层，并光刻这一层N型外延102正表面的Al，使刻蚀掉P-well阱区103的上表面的Al，即裸露出用于进行离子注入的半导体外延表面，从而形成P-well阱注入区；在650℃的温度下对这个N型外延102上的P-well阱注入区进行多次Al离子注入，使在P-well阱注入区处形成深度为0.6μm，掺杂浓度为3×1018cm-3的P-well阱区103；最后采用磷酸来去除N型外延102正表面的Al，再用现有的标准清洗工艺清洗这个半导体器件样片(本实施例中到步骤二为止的形态为半成品的场效应管器件)，最后使用纯度为99.99％的N2气流吹干此半导体器件样片表面残余液体，使此半导体器件样片表面保持干燥。
在本实施例中，选择Al离子进行注入，在其他实施例中可按工艺需求与设备条件选择其他P型离子，如硼(B)、镓(Ga)等元素对应的离子。本实施例采用金属Al来作为阻挡层，在其他实施例中，可以直接选择能阻挡离子注入的光刻胶来实现这层阻挡层的作用，这层光刻胶只要能满足在离子注入工艺进行时，对除P-well阱注入区之外的N型外延起到保护作用而使离子束无法穿透该光刻胶即可。
步骤三：在P-well阱区103上表面进行源区n+接触离子注入(N型离子)，形成附图4中的源极接触n+区域104，此步骤的具体操作过程如下，首先通过低压热壁化学气相淀积法(LPCVD)在N型外延102的正表面淀积一层厚度为1μm的Al作为源极接触n+区域104离子注入的阻挡层，并光刻这一层N型外延102正表面的Al，使刻蚀掉源极接触n+区域104的上表面的Al，即裸露出用于进行离子注入的半导体外延表面，从而形成源极接触n+注入区；在500℃的温度下对这个N型外延102上的源极接触n+注入区进行多次氮离子注入，使在源极接触n+注入区处形成深度为0.3μm，掺杂浓度为1×1019cm-3的源极接触n+区域104；最后采用磷酸来去除N型外延102正表面的Al，再用现有的标准清洗工艺清洗这个半导体器件样片(本实施例中到步骤三为止的形态为半成品的场效应管器件)，最后使用纯度为99.99％的N2气流吹干此半导体器件样片表面残余液体，使此半导体器件样片表面保持干燥。
在本实施例中，选择氮离子进行注入，在其他实施例中可按工艺需求与设备条件选择其他N型离子，如磷(P)、砷(As)等元素对应的离子。本实施例采用金属Al来作为阻挡层，在其他实施例中，可以直接选择能阻挡离子注入的光刻胶来实现这层阻挡层的作用，这层光刻胶只要能满足在离子注入工艺进行时，对除源极接触n+注入区之外的N型外延起到保护作用而使离子束无法穿透该光刻胶即可。
步骤四：在P-well阱区103上表面进行源区p+接触离子注入(P型离子)，形成附图5中的源极接触p+区域105，这个源极接触p+区域105设于P-well阱区103边缘与源极接触n+区域104之间，即源极接触p+区域105的一个侧面与P-well阱区103重合，另一个侧面与源极接触n+区域104部分重叠，重叠区域的宽度为0.2μm，此步骤的具体操作过程如下，首先通过低压热壁化学气相淀积法(LPCVD)在N型外延102的正表面淀积一层厚度为1.5μm的Al作为源极接触p+区域105离子注入的阻挡层，并光刻这一层N型外延102正表面的Al，使刻蚀掉源极接触P+区域105的上表面的Al，即裸露出用于进行离子注入的半导体外延表面，从而形成源极接触p+注入区；在650℃的温度下对这个N型外延102上的源极接触p+注入区进行多次Al离子注入，使在源极接触p+注入区处形成深度为0.3μm，掺杂浓度为1×1019cm-3的源极接触p+区域105；最后采用磷酸来去除N型外延102正表面的Al，再用现有的标准清洗工艺清洗这个半导体器件样片(本实施例中到步骤四为止的形态为半成品的场效应管器件)，最后使用纯度为99.99％的N2气流吹干此半导体器件样片表面残余液体，使此半导体器件样片表面保持干燥。
在本实施例中，选择Al离子进行注入，在其他实施例中可按工艺需求与设备条件选择其他P型离子，如硼(B)、镓(Ga)等元素对应的离子。本实施例采用金属Al来作为阻挡层，在其他实施例中，可以直接选择能阻挡离子注入的光刻胶来实现这层阻挡层的作用，这层光刻胶只要能满足在离子注入工艺进行时，对除P-well阱注入区之外的N型外延起到保护作用而使离子束无法穿透该光刻胶即可。
步骤五：对前几个步骤中注入的杂质离子进行高温激活。具体操作为采用标准的RCA清洗工艺对半导体器件样片(本实施例中到步骤四为止的并且已经清洗干燥了的形态为半成品的场效应管器件)表面进行清洗，在烘干后制作碳膜来保护这个器件，然后在1700℃氩气氛围中退火10分钟来进行离子激活。在完成退火操作后，采用现有技术去除碳膜，即用氧等离子体去除碳膜，并再次采用RCA清洗标准对半导体器件样片(本实施例中到步骤五为止的形态为半成品的场效应管器件)表面进行清洗、烘干操作。在本实施例中，烘干采用的技术为使用纯度为99.99％的N2气流吹干此半导体器件样片表面残余液体来使此半导体器件样片表面保持干燥，在其他实施例中，可以采用其他现有技术来达到使半导体器件样片表面干燥的目的，并不局限于本实施例采用的现有技术。
步骤六：在源极接触n+区域104的中心部位向N型外延102部位方向刻蚀深度深于P-well阱区103深度的栅极沟槽106。具体操作为先在N型外延102的上表面淀积一层光刻胶，并在光刻胶处选择性进行光刻，形成一栅极沟槽窗口，使得位于栅极沟槽窗口处的源极接触n+区域104部分裸露，并且栅极沟槽敞口处于源极接触n+区域104的中心部位。利用感应耦合等离子体刻蚀技术(ICP)对N型外延102进行刻蚀而形成附图6中的栅极沟槽106，在此操作中，刻蚀压强为0.3Pa～0.5Pa，温度为常温，在应耦合等离子体刻蚀技术(ICP)的运用过程中，采用的源功率为700W～800W，偏压(RF)功率为100W～200W，其中，刻蚀气体包括SF6(六氟化硫)、O2(氧气)以及Ar(氩气)，SF6和Ar的气体流量比例为2:1，O2的含量变化范围为45％～50％，刻蚀深度为0.8μm。在其他实施例中，光刻胶的的淀积厚度根据不同产品的下层材料及需要刻蚀的厚度而定，并不局限于本实施例的淀积厚度。
步骤七：对SiC衬底101、N型外延102以及栅极沟槽106进行表面处理，在N型外延102及栅极沟槽106表面进行绝缘栅介质层和栅电极层两者的淀积、光刻和刻蚀，即在栅极沟槽106内表面先制备绝缘栅介质层，再在栅极沟槽内部制备栅电极层108，所述绝缘栅介质层107设于栅极沟槽106内壁与栅电极层108之间，具体的操作过程为，首先在N型外延102上表面以及栅极沟槽106的表面进行干氧氧化处理，使栅极沟槽106的表面形成厚度为50nm的材质为SiO2的绝缘栅介质层107，并且在此绝缘栅介质层107上淀积栅电极层108。这里淀积的栅电极层108材料为多晶硅，且是采用LPCVD法来淀积栅电极层108，即在600℃温度下，在60Pa的淀积压强下，以硅烷和磷化氢为反应气体，以氦气为载运气体，用LPCVD法淀积一层厚度为800nm的多晶硅栅极。在本步骤中，采用的干氧氧化工艺和LPCVD法技术皆为现有的半导体加工工艺与技术。在完成绝缘栅介质层107和栅电极层108的制备后，对N型外延102表面的材质为SiO2的多余的绝缘栅介质层107以及栅电极层108进行光刻、刻蚀，仅保留附图7栅极沟槽106内部的SiO2绝缘栅介质层107以及多晶硅栅电极层108。在其他实施例中，绝缘栅介质层107和栅电极层108的厚度选择并不局限或精确于本实施例中的数据，可以根据要设计的半导体器件的具体工艺需求与车间设备条件等因素而决定。
步骤八：在N型外延102上表面淀积一层附图8中的隔离介质层109，并进行光刻和刻蚀，使仅保留在栅极沟槽106敞口处的绝缘栅介质层107处位置的隔离介质层109，即绝缘栅介质层107裸露口处的隔离介质层109，最终使得源极欧姆接触金属110通过隔离介质层109而与栅电极层108上部连接金属113隔离开来，以及使得源极欧姆接触金属110上部的连接金属113也通过隔离介质层109而与栅电极层108上部的连接金属113隔离开来。这里的连接金属113分别设于源极欧姆接触金属110上表面、栅电极层108上表面和肖特基接触金属112上表面，其制备方法在步骤十四中给出。本实施例的隔离介质层109为湿氧氧化的氧化硅，厚度为800nm。在其他实施例中，隔离介质层109的厚度可以根据要设计的而半导体器件的工艺需求而定，并不局限于本实施例中数据。
步骤九：采用lift-off(剥离工艺)工艺溅射淀积一层500nm～600nm的金属Ni，并选择性刻蚀金属Ni，即刻蚀除用于制备源极欧姆接触金属110位置之外的金属Ni，最终制备成附图9中的源极欧姆接触金属110。这里生长的金属Ni厚度在其他实施例中并不局限于本实施例的具体厚度，可根据不同产品的不同工艺需求，以及金属Ni在产品中是用作测试还是源、漏接触等的不同作用而做出工艺上的调整。这里的lift-off工艺为现有技术，因此这里的金属Ni的生长，在其他实施例中还可采用其他现有工艺生长，如PVD(物理气相沉积)工艺等，并不局限于本实施例采用的工艺。
步骤十：在SiC衬底101的背部采用lift-off工艺溅射淀积一层500nm～600nm的金属Ni作为背面漏极欧姆接触金属111。与步骤九中一样，在现有工艺与技术的选择上并不局限于本实施例中采用的技术。
步骤十一：对源极欧姆接触金属110和漏极欧姆接触金属111进行高温合金化。在本步骤中，具体操作如下，在99.99％浓度的N2保护下，采用快速热退火(RTA)方式，使源极欧姆接触金属110与漏极欧姆接触金属111在980℃下快速热处理5分钟，最终达到具有良好欧姆接触的目的。
步骤十二：在相邻两个P-well阱区103之间的中心部分区域的上部制备肖特基接触112。在本步骤中，采用lift-off工艺溅射淀积一层200nm～600nm的金属镍(Ni)作为肖特基接触金属112，即在N2保护下，在热处理温度为850℃条件下快速热处理而形成肖特基接触，其中，在N2保护下的处理时间为5分钟。
步骤十三：采用BPSG工艺对器件表面钝化层进行淀积、光刻与刻蚀，再进行高温回流。
步骤十四：制备连接金属。在本步骤中，在半导体器件样片(本实施例中到步骤十三为止的形态为半成品的场效应管器件)上表面淀积一层厚度为2μm～64μm的金属Al，作为连接金属113，并进行光刻和刻蚀操作，仅保留源极欧姆接触金属110上表面、栅电极层108上表面和肖特基接触金属112上表面的连接金属113，其中，栅电极层108上表面的连接金属113占据全部的栅电极层108上表面和隔离介质层109的部分上表面，使得源极欧姆接触金属110上表面的连接金属113不与栅电极层108上表面连接金属113接触，肖特基接触金属112上表面的连接金属113不与栅电极层108上表面连接金属113接触。连接金属113的材料为Al、Pt、Au、TiN、TiNiAg等。本实施例的步骤十四中的淀积连接金属113采用的工艺为lift-off工艺溅射淀积工艺，此工艺为现有工艺，在其他实施例中还可采用其他现有技术，如蒸发淀积、PVD(物理气相沉积)工艺等；而连接金属113的淀积厚度可以根据半导体器件设计的车间、成本条件与具体工艺需求来定，如低电流产品与高电流产品因打线粗细的不同而需要选择不同厚度的连接金属113。
在本实施例中，在N型外延102的上表面，且位于源极接触p+区域105上表面的远离源极接触n+区域的一端处，在制备肖特基接触112的同时也一起生长了用于制备肖特基接触112的同样的金属，以便更好地增强源极的欧姆接触特性。在其他实施例中，这个部位的金属可不单独生长，仅在制备源极欧姆接触金属110工艺生长源极欧姆接触金属即可。
实施例二：
本发明还公开一种场效应管的器件实施例，由实施例一中的制备方法制备。在本实施例中，公开的场效应管包括SiC衬底101，以及设于SiC衬底101上部的N型外延102。在N型外延102上设有通过P型离子注入而形成的P-well阱区103，传统的场效应管为仅有一个P-well阱区，而在本实施例中，将P-well阱区103分离开来，分成两部分，在相邻的两个P-well阱区103之间的中心部分区域的上部设有肖特基接触112，这里的肖特基接触112是通过生长一层200nm～600nm的金属镍(Ni)与半导体材料SiC的N型外延102接触来实现的，同时，肖特基接触112的周边的P-well阱区和N型外延102形成一个PN结，这个PN结与肖特基接触112共同组成一个结势垒肖特基二极管。除这个肖特基接触112外，本实施例公开的场效应管的P-well阱区103部位还设有经由N型离子注入而形成的源极接触n+区域104以及经由P型离子注入而形成的源极接触p+区域105。这里的源极接触n+区域104设于P-well阱区103的中心部位，并不与P-well阱区103的除上表面外的其他边缘接触，源极接触p+区域105设于源极接触n+区域104与P-well阱区103边缘之间，即源极接触p+区域105的一个侧面与P-well阱区103重合，另一个侧面与源极接触n+区域104部分重叠，重叠区域的宽度为0.2μm。在P-well阱区部位还设有栅极沟槽106，这个栅极沟槽106设于源极接触n+区域104的中心部位，并向N型外延102部位延伸，直至栅极沟槽106的底部裸露出N型外延102上表面。其中，在这个栅极沟槽106的表面，从靠近栅极沟槽106表面至远离栅极沟槽106表面依次设有绝缘介质层107和栅电极层108，在栅极沟槽106的外部还设有隔离介质层109，这里的隔离介质层109使得源极欧姆接触金属110和/或源极欧姆接触金属110上部的连接金属113通过隔离介质层109而与栅电极层108上部的连接金属113隔离开来。此外，在源极接触n+区域104和源极接触p+区域105的上部设有用于欧姆接触的源极欧姆接触金属110，在SiC衬底101的背部，即与源极欧姆接触110相对的另一面，设有漏极欧姆接触金属111。在源极欧姆接触金属110的上部、栅电极层108的上部以及肖特基接触112的上部设有连接金属，用于后续加工工艺中的导电连接。
对比附图12中的传统沟槽MOS管，由于SiC的PN结导通压降约为3V，故器件内部传统的寄生PIN二极管具有较大的导通压降，而肖特基接触与PN结一样具有单向导电性，且结电容较小，使得结势垒肖特基二极管的反向饱和电流相比于PN结的反向饱和电流来说大的多，故采用这个结势垒肖特基二极管来替代传统的寄生PIN二极管，可以有效降低正向导通压降，使器件在逆变电路、斩波电路等电能变换应用中更易实现正向导通。另外，传统的寄生PIN二极管在正向导通时电流是由少数载流子的扩散形成的，而肖特基接触形成的结的正向电流是由半导体中的多数载流子进入金属而形成的，因而，对于场效应管来说，在导电模式下进行二极管应用时，从传统的寄生PIN二极管的双极导电(电导调制)转变为结势垒肖特基二极管的多子导电，使得器件在逆变电路、斩波电路中等电路变换应用中具有反向恢复时间短，反向恢复电荷少的特点，以及具有较快的开关速度；且肖特基接触中的载流子越过界面时不发生积累，而直接成为漂移电流流走，因此，其也有较好的高频特性。相比较于在场效应管器件的外部反并联一个快恢复二极管(FRD)的应用方式，本实施例这种直接在内部集成一个二极管的使用，降低了器件的使用数目，减少了器件之间的连线，具有生产成本低、器件可靠性高，以及系统体积小等优势。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种场效应管，包括N型衬底以及设于N型衬底上的N型外延，其特征在于：所述N型外延上设有通过P型离子注入形成的P-well阱区，所述P-well阱区与所述N型外延的交界面形成PN结，相邻两个P-well阱区之间的N型外延上设有肖特基接触，所述肖特基与所述PN结共同形成结势垒肖特基二极管；
所述P-well阱区设有N型离子注入的源极接触n+区域和P型离子注入的源极接触p+区域，所述源极接触p+区域设于所述源极接触n+区域与P-well阱区边缘之间；
所述P-well阱区设有栅极沟槽，所述栅极沟槽的深度大于所述P-well阱区的深度；
所述栅极沟槽内设有栅电极层，在所述栅极沟槽内壁与所述栅电极层之间设有绝缘栅介质层；
所述栅极沟槽设于所述源极接触n+区域；
所述源极接触n+区域的上部和所述源极接触p+区域的上部设有源极欧姆接触金属；所述源极欧姆接触金属上部、所述栅电极层上部以及肖特基接触上部设有连接金属。
2.根据权利要求1所述的场效应管，其特征在于：
所述N型衬底的背部设有漏极欧姆接触金属镍。
3.根据权利要求1所述的场效应管，其特征在于：
所述栅极沟槽开口处还设有隔离介质层，用以隔离所述源极欧姆接触金属和/或源极欧姆接触金属上部的连接金属与所述栅电极层上部的连接金属。
4.一种场效应管的制备方法，用以制备权利要求1至3中任意一项所述的场效应管，所述方法包括步骤一：提供已生长N型外延并完成清洗、干燥的N型衬底，其特征在于：所述方法还包括：
步骤二：在N型外延表面上进行P型离子注入，形成分离的两个P-well阱区，所述P-well阱区与所述N型外延的交界面形成PN结；
步骤三：在所述P-well阱区上表面进行N型离子注入，形成源极接触n+区域；
步骤四：在源极接触n+区域与P-well阱区边缘之间进行P型离子注入，形成源极接触P+区域；
步骤五：对注入的杂质离子进行热退火处理以激活杂质；
步骤六：在源极接触n+区域向N型外延部位方向刻蚀深度大于P-well阱区深度的栅极沟槽；
步骤七：在栅极沟槽内表面制备绝缘栅介质层，再在栅极沟槽内部制备栅电极层，所述绝缘栅介质层设于栅极沟槽内壁与栅电极层之间；
步骤八：在栅极沟槽开口处制备隔离介质层；
步骤九：在源极接触n+区域上表面与源极接触P+区域上表面制备源极欧姆接触金属；
步骤十：在N型衬底背部制备漏极欧姆接触金属；
步骤十一：对源极欧姆接触金属和漏极欧姆接触金属进行热退火处理；
步骤十二：在相邻两个P-well阱区之间的上部制备肖特基接触；
步骤十三：对完成步骤十二后的半导体器件样片钝化层进行淀积、光刻与刻蚀；
步骤十四：在源极欧姆接触金属上部、漏极欧姆接触金属上部、栅电极层上部制备连接金属。
5.根据权利要求4所述的场效应管的制备方法，其特征在于：
所述步骤二包括在N型外延正面淀积一层阻挡离子注入的阻挡层，后进行光刻和刻蚀形成分离开来的两个阱注入区，在所述阱注入区进行多次离子注入而形成P-well阱区，后去除所述阻挡层；
所述步骤三包括在N型外延正面淀积一层阻挡离子注入的阻挡层，后进行光刻和刻蚀形成源极接触n+注入区，对所述源极接触n+注入区进行多次N型离子注入而形成源极接触n+区域，后去除所述阻挡层；
所述步骤四包括在N型外延正面淀积一层阻挡离子注入的阻挡层，后进行光刻和刻蚀形成源极接触p+注入区，对所述源极接触p+注入区进行多次P型离子注入而形成源极接触p+区域，后去除所述阻挡层。
6.根据权利要求4所述的场效应管的制备方法，其特征在于：
所述步骤六包括在N型外延上表面光刻形成一栅极沟槽窗口，所述栅极沟槽窗口设于源极接触n+区域，从栅极沟槽窗口底部向N型外延进行延伸刻蚀，直至刻蚀的深度大于P-well阱区的深度而形成栅极沟槽；
所述步骤七包括对完成步骤六后的半导体器件表面进行干氧氧化处理，后在N型外延及栅极沟槽内壁上淀积绝缘栅介质层，再在所述绝缘栅介质层上淀积栅电极层，并进行光刻与刻蚀处理而仅保留栅极沟槽内部的绝缘栅介质层和栅电极层；
所述步骤八包括在所述N型外延上表面淀积一层隔离介质层，并通过光刻和刻蚀保留所述栅极沟槽开口处的隔离介质层，用以隔离所述源极欧姆接触金属和/或源极欧姆接触金属上部的连接金属与所述栅电极层上部的连接金属。
7.根据权利要求4所述的场效应管的制备方法，其特征在于：
所述步骤十二包括在相邻两个P-well阱区之间的上部淀积金属Ni作为肖特基接触金属，并在N2保护下，在850℃下快速热退火处理形成肖特基接触。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910597741.5A CN110190129B (zh) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | 一种场效应管及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910597741.5A CN110190129B (zh) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | 一种场效应管及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110190129A CN110190129A (zh) | 2019-08-30 |
| CN110190129B true CN110190129B (zh) | 2024-03-12 |
Family
ID=67724977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910597741.5A Active CN110190129B (zh) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | 一种场效应管及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110190129B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110534576B (zh) * | 2019-09-09 | 2021-06-04 | 电子科技大学 | 一种分裂栅4H-SiC VDMOS器件 |
| CN110473915A (zh) * | 2019-09-18 | 2019-11-19 | 深圳爱仕特科技有限公司 | 一种集成低势垒JBS的SiC-MOS器件的制备方法 |
| CN111240392B (zh) * | 2020-01-19 | 2021-07-27 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 阈值电压的调节方法、装置、cmos器件、电子设备及存储介质 |
| CN113921614B (zh) * | 2021-12-13 | 2022-03-25 | 捷捷微电(上海)科技有限公司 | 一种半导体功率器件结构及其制造方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009140963A (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Panasonic Corp | ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法 |
| CN102208456A (zh) * | 2011-05-18 | 2011-10-05 | 哈尔滨工程大学 | 叠置p+-p结势垒控制肖特基二极管 |
| CN102222701A (zh) * | 2011-06-23 | 2011-10-19 | 哈尔滨工程大学 | 一种沟槽结构肖特基器件 |
| CN103928532A (zh) * | 2014-04-21 | 2014-07-16 | 西安电子科技大学 | 一种碳化硅沟槽mos结势垒肖特基二极管及其制备方法 |
| CN204991717U (zh) * | 2015-08-12 | 2016-01-20 | 无锡同方微电子有限公司 | 能实现反向阻断的mosfet |
| CN108122995A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-06-05 | 北京世纪金光半导体有限公司 | 一种沟槽型双势垒肖特基二极管及其制备方法 |
| CN109390336A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-02-26 | 西安电子科技大学 | 一种新型宽禁带功率半导体器件及其制作方法 |
| CN209029379U (zh) * | 2018-12-10 | 2019-06-25 | 西安电子科技大学 | 一种新型宽禁带功率半导体器件 |
| CN209947846U (zh) * | 2019-07-04 | 2020-01-14 | 深圳爱仕特科技有限公司 | 一种场效应管 |
-
2019
- 2019-07-04 CN CN201910597741.5A patent/CN110190129B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009140963A (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Panasonic Corp | ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法 |
| CN102208456A (zh) * | 2011-05-18 | 2011-10-05 | 哈尔滨工程大学 | 叠置p+-p结势垒控制肖特基二极管 |
| CN102222701A (zh) * | 2011-06-23 | 2011-10-19 | 哈尔滨工程大学 | 一种沟槽结构肖特基器件 |
| CN103928532A (zh) * | 2014-04-21 | 2014-07-16 | 西安电子科技大学 | 一种碳化硅沟槽mos结势垒肖特基二极管及其制备方法 |
| CN204991717U (zh) * | 2015-08-12 | 2016-01-20 | 无锡同方微电子有限公司 | 能实现反向阻断的mosfet |
| CN108122995A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-06-05 | 北京世纪金光半导体有限公司 | 一种沟槽型双势垒肖特基二极管及其制备方法 |
| CN109390336A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-02-26 | 西安电子科技大学 | 一种新型宽禁带功率半导体器件及其制作方法 |
| CN209029379U (zh) * | 2018-12-10 | 2019-06-25 | 西安电子科技大学 | 一种新型宽禁带功率半导体器件 |
| CN209947846U (zh) * | 2019-07-04 | 2020-01-14 | 深圳爱仕特科技有限公司 | 一种场效应管 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110190129A (zh) | 2019-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110190129B (zh) | 一种场效应管及其制备方法 | |
| CN108962977B (zh) | 一种集成SBD的碳化硅沟槽型MOSFETs及其制备方法 | |
| CN107331616B (zh) | 一种沟槽结势垒肖特基二极管及其制作方法 | |
| CN108346688B (zh) | 具有CSL输运层的SiC沟槽结势垒肖特基二极管及其制作方法 | |
| CN106024914A (zh) | 混合阳极电极结构的GaN基肖特基二极管及其制备方法 | |
| CN103928532B (zh) | 一种碳化硅沟槽mos结势垒肖特基二极管及其制备方法 | |
| CN108417617B (zh) | 碳化硅沟槽型MOSFETs及其制备方法 | |
| CN105720110A (zh) | 一种SiC环状浮点型P+结构结势垒肖特基二极管及制备方法 | |
| CN106876256B (zh) | SiC双槽UMOSFET器件及其制备方法 | |
| CN114899227A (zh) | 一种增强型氮化镓基晶体管及其制备方法 | |
| CN116454137A (zh) | 一种集成SBD的槽型裂源SiC VDMOS结构及制造方法 | |
| CN115000168A (zh) | 一种p型氮化物增强型hemt器件及其制备方法 | |
| CN108155230B (zh) | 一种横向rc-igbt器件及其制备方法 | |
| CN209947846U (zh) | 一种场效应管 | |
| CN115377224A (zh) | 一种高击穿双极场限环结构的氧化镓肖特基二极管及制备方法 | |
| CN205911315U (zh) | 混合阳极电极结构的GaN基肖特基二极管 | |
| CN114388651B (zh) | 具有高通流能力的SiC双HEJ-LTT及制造方法 | |
| CN112820644B (zh) | 一种高阻断电压的氮化镓pn二极管及制备方法 | |
| CN110265300B (zh) | 增强微元胞结构igbt短路能力的方法 | |
| CN112838006B (zh) | 一种氮化镓pin二极管及其制备方法 | |
| CN220692028U (zh) | 超结碳化硅npn型三极管 | |
| CN213242560U (zh) | 肖特基二极管 | |
| CN118016665B (zh) | 集成SBD的SiC衬底上增强型GaN HEMT器件 | |
| CN220189658U (zh) | 一种碳化硅肖特基二极管结构 | |
| CN112670338B (zh) | 具有低门槛电压的SiC绝缘栅双极晶体管及其制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |