碳化硅MOSFET及其制造方法以及电子设备技术

本公开涉及一种碳化硅MOSFET及其制造方法以及电子设备，能够得到更低的导通电阻，并通过自对准的方式形成有源区，降低了工艺成本和复杂度。该碳化硅MOSFET包括：碳化硅衬底；第一掺杂类型的漂移区，其位于所述碳化硅衬底上；沟槽，所述沟槽延伸到所述漂移区中，而且在所述沟槽内形成有栅极结构；第二掺杂类型的碳化硅阱区，其位于所述沟槽两侧的所述漂移区上，其中所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型相反；第二掺杂类型的硅阱区，其位于所述碳化硅阱区上；源区和源接触区，其位于所述硅阱区上。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅MOSFET及其制造方法以及电子设备
本公开涉及半导体领域，具体地，涉及一种碳化硅MOSFET及其制造方法以及电子设备。
技术介绍
现有碳化硅MOSFET相比于硅MOSFET具有更薄的漂移区，使得其沟道迁移率过大的问题导致器件的沟道电阻很大，为了得到更低的导通电阻，需要将碳化硅MOSFET器件的阈值电压做的比较低，容易造成误开启。而且，由于碳化硅材料的杂质扩散系数相当低，所以有源区需要在沟槽刻蚀之前通过多次光刻掩膜工艺注入并高温退火来实现，使得器件的尺寸以及性能受到光刻对准精度的限制。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种碳化硅MOSFET及其制造方法以及电子设备，能够在不需要将碳化硅MOSFET器件的阈值电压做的比较低的情况下得到更低的导通电阻，而且能够通过自对准的方式形成有源区，降低了工艺成本和复杂度。根据本公开的第一实施例，提供一种碳化硅MOSFET，包括：碳化硅衬底；第一掺杂类型的漂移区，其位于所述碳化硅衬底上；沟槽，所述沟槽延伸到所述漂移区中，而且在所述沟槽内形成有栅极结构；第二掺杂类型的碳化硅阱区，其位于所述沟槽两侧的所述漂移区上，其中所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型相反；第二掺杂类型的硅阱区，其位于所述碳化硅阱区上；源区和源接触区，其位于所述硅阱区上。可选地，所述碳化硅MOSFET还包括形成在所述沟槽底部的屏蔽层，并且所述屏蔽层位于所述栅极结构的下方，所述屏蔽层具有与所述漂移区相反的掺杂类型。可选地，所述栅极结构包括形成在所述沟槽的侧壁上的栅介质层以及填充在所述沟槽中的栅极。可选地，所述源区邻近所述沟槽，所述源接触区位于所述源区的外侧，并且部分所述源接触区与所述源区的底部相连接。可选地，所述源区具有与所述漂移区相同的掺杂类型，所述源接触区与所述源区具有相反的掺杂类型。可选地，所述碳化硅MOSFET还包括：源电极，位于所述碳化硅MOSFET的正面上；绝缘介质隔离层，用于隔离所述栅极结构与所述源电极；以及漏电，位于所述碳化硅MOSFET的背面上。可选地，所述碳化硅衬底是重掺杂的，所述漂移区是轻掺杂的。根据本公开的第二实施例，提供一种碳化硅MOSFET的制造方法，包括：在碳化硅衬底上形成第一掺杂类型的漂移区；在所述漂移区上形成第二掺杂类型的碳化硅阱区；在所述碳化硅阱区上形成第一掺杂类型的硅层；形成贯穿所述硅层和所述碳化硅阱区并延伸到所述漂移区中的沟槽；在所述沟槽中形成栅极结构；在所述硅层中，形成位于所述碳化硅阱区上的第二掺杂类型的硅阱区；以及在所述硅阱区上形成源区和源接触区。可选地，所述在所述硅层中，形成位于所述碳化硅阱区上的第二掺杂类型的硅阱区，包括：通过栅极结构自对准将第二掺杂类型的粒子注入所述硅层；以及通过扩散方法在注入所述第二掺杂类型的粒子的所述硅层中形成第二掺杂类型的所述硅阱区。可选地，所述在所述硅阱区上形成源区，包括：通过栅极结构自对准在所述硅阱区的表面注入第一掺杂类型的粒子；以及退火以激活在所述硅阱区的表面注入的第一掺杂类型的粒子，形成第一掺杂类型的所述源区。可选地，在所述硅阱区上形成源接触区，包括：在所述源区、所述栅极结构上形成绝缘介质隔离层；在所述绝缘介质隔离层上开接触孔沟槽，所述接触孔沟槽露出部分所述硅阱区；通过接触孔沟槽自对准注入第二掺杂类型的粒子至所述硅阱区中，形成第二掺杂类型的所述源接触区。可选地，所述方法还包括：在在所述沟槽中形成栅极结构之前，在所述沟槽底部形成第二掺杂类型的屏蔽层。可选地，所述方法还包括：在形成所述源接触区之后，在所述碳化硅MOSFET的正面上形成源电极并在所述碳化硅MOSFET的背面上形成漏电极。根据本公开的第三实施例，提供一种电子设备，包括根据本公开第一实施例所述的碳化硅MOSFET。通过采用上述技术方案，由于碳化硅MOSFET的阱区由碳化硅阱区和硅阱区组成，碳化硅阱区主要用于满足碳化硅MOSFET器件的耐压要求，硅阱区主要用于控制碳化硅MOSFET器件的阈值电压，所以能够在不需要将碳化硅MOSFET器件的阈值电压做的比较低的情况下得到更低的导通电阻，使器件具有一个比较合理的阈值电压，在开关应用中不容易被误开启。而且由于其兼容了硅MOSFET的优势，所以能够通过自对准的方式形成有源区，降低了工艺成本和复杂度。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1示出了根据本公开一种实施例的碳化硅MOSFET的截面图。图2示出了根据本公开一种实施例的碳化硅MOSFET的又一截面图。图3示出了根据本公开一种实施例的碳化硅MOSFET的制造方法的流程图。图4a-4g以截面图的形式示出了根据本公开实施例的碳化硅MOSFET的更详细制造流程。具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。图1示出根据本公开一种实施例的碳化硅MOSFET的截面图。如图1所示，该碳化硅MOSFET包括：碳化硅衬底401；第一掺杂类型的漂移区402，其位于所述碳化硅衬底401上；沟槽，所述沟槽延伸到所述漂移区402中，而且在所述沟槽内形成有栅极结构；第二掺杂类型的碳化硅阱区403，其位于所述沟槽两侧的所述漂移区402上，其中所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型相反；第二掺杂类型的硅阱区408，其位于所述碳化硅阱区403上；源区409和源接触区411，其位于所述硅阱区408上。当第一掺杂类型是N型时，第二掺杂类型是P型；当第一掺杂类型是P型时，第二掺杂类型是N型。所述碳化硅衬底401是重掺杂的，以便于能够得到承载整个碳化硅MOSFET器件的低阻衬底；所述漂移区402是轻掺杂的，以便于能够得到主要承受耐压的低掺杂漂移区。所述栅极结构可以包括形成在所述沟槽的侧壁上的栅介质层406以及填充在所述沟槽中的栅极407。其中，所述栅介质层406可以是栅氧化层。所述栅极407可以是多晶硅栅极。碳化硅阱区403可以通过注入的方式实现，以便不影响终端的掺杂。在一种实施方式中，所述源区409邻近所述沟槽，所述源接触区411位于所述源区409的外侧，并且部分所述源接触区411与所述源区409的底部相连接。所述源区409具有与所述漂移区402相同的掺杂类型，所述源接触区411与所述源区409具有相反的掺杂类型。根据本公开实施例的碳化硅MOSFET的主要特征是其阱区由碳化硅阱区403和硅阱区408组成。其中，碳化硅阱区403主要用于满足碳化硅MOSFET器件的耐压要求，保证碳化硅MOSFET器件有足够的耐压能力，通常，碳化硅MOSFET的耐压能力取决于碳化硅阱区403的掺杂浓度。硅阱区408主要用于控制碳化硅MOSFET器件的阈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅MOSFET，其特征在于，包括：/n碳化硅衬底(401)；/n第一掺杂类型的漂移区(402)，其位于所述碳化硅衬底(401)上；/n沟槽，所述沟槽延伸到所述漂移区(402)中，而且在所述沟槽内形成有栅极结构；/n第二掺杂类型的碳化硅阱区(403)，其位于所述沟槽两侧的所述漂移区(402)上，其中所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型相反；/n第二掺杂类型的硅阱区(408)，其位于所述碳化硅阱区(403)上；/n源区(409)和源接触区(411)，其位于所述硅阱区(408)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅MOSFET，其特征在于，包括：
碳化硅衬底(401)；
第一掺杂类型的漂移区(402)，其位于所述碳化硅衬底(401)上；
沟槽，所述沟槽延伸到所述漂移区(402)中，而且在所述沟槽内形成有栅极结构；
第二掺杂类型的碳化硅阱区(403)，其位于所述沟槽两侧的所述漂移区(402)上，其中所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型相反；
第二掺杂类型的硅阱区(408)，其位于所述碳化硅阱区(403)上；
源区(409)和源接触区(411)，其位于所述硅阱区(408)上。


2.根据权利要求1所述的碳化硅MOSFET，其特征在于，所述碳化硅MOSFET还包括形成在所述沟槽底部的屏蔽层(405)，并且所述屏蔽层(405)位于所述栅极结构的下方，所述屏蔽层(405)具有与所述漂移区(402)相反的掺杂类型。


3.根据权利要求1所述的碳化硅MOSFET，其特征在于，所述栅极结构包括形成在所述沟槽的侧壁上的栅介质层(406)以及填充在所述沟槽中的栅极(407)。


4.根据权利要求1所述的碳化硅MOSFET，其特征在于，所述源区(409)邻近所述沟槽，所述源接触区(411)位于所述源区(409)的外侧，并且部分所述源接触区(411)与所述源区(409)的底部相连接。


5.根据权利要求4所述的MOSFET器件，其特征在于，所述源区(409)具有与所述漂移区(402)相同的掺杂类型，所述源接触区(411)与所述源区(409)具有相反的掺杂类型。


6.根据权利要求1所述的碳化硅MOSFET，其特征在于，所述碳化硅MOSFET还包括：
源电极(412)，位于所述碳化硅MOSFET的正面上；
绝缘介质隔离层(410)，用于隔离所述栅极结构与所述源电极(412)；以及
漏电极(413)，位于所述碳化硅MOSFET的背面上。


7.根据权利要求1所述的碳化硅MOSFET，其特征在于，所述碳化硅衬底(401)是重掺杂的，所述漂移区(402)是轻掺杂的。


8.一种碳化硅MOSFET的制造方法，其特征在于，包括：
在碳化硅衬底(401)上形成第一掺杂类型的漂移区(402)；
在所述漂移区(402)上形成第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱辉，肖秀光，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，深圳比亚迪微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44