本发明专利技术公开了一种4H-SiC金属半导体场效应晶体管及其制作方法。其中，该场效应晶体管包括：4H-碳化硅SiC半绝缘衬底；覆盖在4H-SiC半绝缘衬底上的P型缓冲层；覆盖在P型缓冲层上的N型沟道层；其中，N型沟道层包括第一N型沟道区、第二N型沟道区和第三N型沟道区且第二N型沟道区形成于第一N型沟道区与第三N型沟道区之间；在N型沟道层表面的两侧形成有源极帽层和漏极帽层，其中，源极帽层表面形成有源极，漏极帽层表面形成有漏极；在N型沟道层上方且靠近源极帽层处形成栅电极。本发明专利技术解决了现有的4H-SiC金属半导体场效应晶体管电流不稳定且击穿电压低的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及场效应晶体管领域，具体而言，涉及一种。
技术介绍
碳化硅SiC由于其突出的材料和电学特性，如大的禁带宽度、高的饱和电子迀移速度、高击穿电场、高热导率等，使其在高频高功率器件应用中，尤其是高温、高压、航天、卫星等严苛环境下的高频高功率器件应用中具有很大的潜力。SiC在微波功率器件，尤其是金属半导体场效应晶体管(MESFET)的应用中占有主要地位。击穿电压是衡量4H-SiC MESFET器件性能的重要指标。目前，针对4H_SiC MESFET器件的击穿电压进行的改进主要是在传统4H-SiC MESFET的几何形状上，对栅、沟道、漂移区等进行结构改进。然而，传统4H-SiC MESFET几何形状的改进对器件击穿电压的提升是有限的，这是由于在保证器件电流较大的条件下，4H-SiC MESEFT击穿电压的提升受到饱和漏电流和击穿电压均衡的限制:大的饱和电流密度要求沟道更厚，掺杂浓度更大，然而掺杂浓度和厚度的提高会降低器件的击穿电压。针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种4H_SiC金属半导体场效应晶体管及其制作方法，以至少解决现有的4H_SiC金属半导体场效应晶体管电流不稳定且击穿电压低的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种4H_SiC金属半导体场效应晶体管，包括:4H-碳化硅SiC半绝缘衬底；覆盖在所述4H-SiC半绝缘衬底上的P型缓冲层；覆盖在所述P型缓冲层上的N型沟道层；其中，所述N型沟道层包括第一 N型沟道区、第二 N型沟道区和第三N型沟道区且所述第二 N型沟道区形成于所述第一 N型沟道区与所述第三N型沟道区之间；在所述N型沟道层表面的两侧形成有源极帽层和漏极帽层，其中，所述源极帽层表面形成有源极，所述漏极帽层表面形成有漏极；在所述N型沟道层上方且靠近所述源极帽层处形成栅电极。进一步地，所述第二 N型沟道区的一端与所述栅电极的一端对齐，所述第三N型沟道区的一端与所述漏极帽层的一端对齐。进一步地，所述第一 N型沟道区的掺杂浓度为2.0*1017每立方厘米至2.8*10 17每立方厘米，厚度为0.25微米；所述第二 N型沟道区的掺杂浓度为3.0*1017每立方厘米，厚度为0.25微米；所述第三N型沟道区的掺杂浓度为3.2*1017每立方厘米至4.0*10 17每立方厘米，厚度为0.25微米。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种4H-SiC金属半导体场效应晶体管的制作方法，包括:在4H-碳化硅SiC半绝缘衬底表面上外延生长SiC层，形成P型缓冲层；在所述P型缓冲层上外延生长SiC层，形成N型沟道层；在所述N型沟道层上外延生长SiC层，形成N+型帽层；在所述N+型帽层上形成源极帽层和漏极帽层，并在所述源极帽层的表面形成源极，在所述漏极帽层的表面形成漏极；在所述N+型帽层上形成凹沟道；通过所述凹沟道进行两次光刻工艺和两次离子注入工艺，形成第一 N型沟道区和第二 N型沟道区以及第三N型沟道区；在所述凹沟道上形成栅电极；通过钝化工艺和反刻工艺形成电极压焊点，完成4H-SiC金属半导体场效应晶体管的制作。进一步地，所述通过所述凹沟道进行两次光刻工艺和两次离子注入工艺，形成第一 N型沟道区和第二 N型沟道区以及第三N型沟道区包括:在所述凹沟道上涂覆正性光刻胶；在90°C烘箱中前烘90秒，并在曝光后显影，然后在100°C烘箱中后烘3分钟；在距离所述源极帽层1.2微米至1.7微米处进行第一次氮离子注入，注入完成后进行去胶处理，形成所述第二 N型沟道区；继续在所述凹沟道上涂覆所述正性光刻胶，并在所述90°C烘箱中前烘90秒，并在曝光后显影，然后在所述100°C烘箱中后烘3分钟；在距离所述源极帽层1.7微米至2.2微米处进行第二次氮离子注入，注入完成后进行去胶处理，形成所述第三N型沟道区；进行退火处理，完成所述第一 N型沟道区和所述第二 N型沟道区以及所述第三N型沟道区的制作。进一步地，所述第一 N型沟道区的掺杂浓度为2.0*1017每立方厘米至2.8*10 17每立方厘米，厚度为0.25微米；所述第二 N型沟道区的掺杂浓度为3.0*1017每立方厘米，厚度为0.25微米；所述第三N型沟道区的掺杂浓度为3.2*1017每立方厘米至4.0*10 17每立方厘米，厚度为0.25微米。本专利技术实施例提供的4H_SiC金属半导体场效应晶体管，包括:4H-碳化硅SiC半绝缘衬底；覆盖在所述4H-SiC半绝缘衬底上的P型缓冲层；覆盖在所述P型缓冲层上的N型沟道层；其中，所述N型沟道层包括第一 N型沟道区、第二 N型沟道区和第三N型沟道区且所述第二 N型沟道区形成于所述第一 N型沟道区与所述第三N型沟道区之间；在所述N型沟道层表面的两侧形成有源极帽层和漏极帽层，其中，所述源极帽层表面形成有源极，所述漏极帽层表面形成有漏极；在所述N型沟道层上方且靠近所述源极帽层处形成栅电极，这样，本专利技术中的4H-SiC金属半导体场效应晶体管的N型沟道层具有三个掺杂浓度不同的分区，由于三个分区的掺杂浓度递增，因此栅下漏测的掺杂浓度最高，使得栅下漏测的耗尽区面积减小，从而使得沟道内耗尽区面积减小，进而能够获得更大的输出电流，从而提高器件的功率密度，达到使器件直流特性提高的效果，并且本专利技术提供的4H-SiC金属半导体场效应晶体管的沟道厚度相对于现有的4H-SiC金属半导体场效应晶体管的厚度并没有发生变化，因此具有击穿电压稳定的特点，从解决了现有的4H-SiC金属半导体场效应晶体管电流不稳定且击穿电压低的技术问题。【附图说明】此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1是根据本专利技术实施例的一种可选的4H_SiC金属半导体场效应晶体管的结构示意图；图2是根据本专利技术实施例的一种可选的4H_SiC金属半导体场效应晶体管的制作方法的流程示意图；图3是根据本专利技术实施例的一种可选的4H_SiC金属半导体场效应晶体管的制作方法的流程示意图。【具体实施方式】为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。图1为根据本专利技术实施例提供的一种4H_SiC金属半导体场效应晶体管，如图1所示，该4H-SiC金属半导体场效应晶体管包括:4H-碳化硅本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种4H‑SiC金属半导体场效应晶体管，其特征在于，包括：4H‑碳化硅SiC半绝缘衬底；覆盖在所述4H‑SiC半绝缘衬底上的P型缓冲层；覆盖在所述P型缓冲层上的N型沟道层；其中，所述N型沟道层包括第一N型沟道区、第二N型沟道区和第三N型沟道区且所述第二N型沟道区形成于所述第一N型沟道区与所述第三N型沟道区之间；在所述N型沟道层表面的两侧形成有源极帽层和漏极帽层，其中，所述源极帽层表面形成有源极，所述漏极帽层表面形成有漏极；在所述N型沟道层上方且靠近所述源极帽层处形成栅电极。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾护军，邢鼎，张航，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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