一种半导体场效应晶体管及其制备方法、电路板、设备技术

本申请实施例涉及半导体技术领域，提供了一种半导体场效应晶体管及其制备方法、电路板、设备，该器件包括：碳化硅N型衬底层、碳化硅N型外延层、栅极层、欧姆层、肖特基层、欧姆层、金属层和漏极层，其中，碳化硅N型外延层包括刻蚀部、凸部和掺杂层区，掺杂层区包括相接触的P型阱区和P+掺杂区，欧姆层与P型阱区、P+掺杂区、栅极层接触以形成欧姆接触，肖特基层与P+掺杂区和凸部形成肖特基接触。通过肖特基层与P+掺杂区形成肖特基接触以在半导体场效应晶体管中形成类肖特基二极管结构，提供一定的续流能力，提高半导体场效应晶体管自身的反向恢复性以减少在反向恢复时产生的反向漏电流，降低使用功耗。低使用功耗。低使用功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体场效应晶体管及其制备方法、电路板、设备


[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及一种半导体场效应晶体管及其制备方法、电路板、设备。

技术介绍

[0002]目前，市面上的场效应管种类繁多，数不胜数。而碳化硅场效应管因具有高击穿电压，大电流等优异的特性而广受市场好评。现时的碳化硅场效应管在实际工作中，为了提高其反向恢复性，一般会在外部并联一个肖特基二极管，但并联肖特基二极管会增大在碳化硅场效应管流过的反向漏电流，从而增加碳化硅场效应管的功耗。

技术实现思路

[0003]本申请实施例的主要目的在于提出一种半导体场效应晶体管及其制备方法、电路板、设备，旨在提高半导体场效应晶体管的反向恢复能力，降低半导体场效应晶体管的功耗。
[0004]为实现上述目的，本申请实施例的第一方面提出了一种半导体场效应晶体管，所述半导体场效应晶体管包括：碳化硅N型衬底层；碳化硅N型外延层，位于所述碳化硅N型衬底层上方，包括刻蚀部、凸部和掺杂层区，所述刻蚀部位于所述凸部两侧，所述掺杂层区位于所述刻蚀部内，所述掺杂层区包括P型阱区和P+掺杂区，所述P+掺杂区与所述P型阱区接触并嵌入所述凸部的侧壁；栅极层，位于所述碳化硅N型外延层上方，分别与所述P型阱区、所述刻蚀部接触，用于形成所述晶体管的栅极；欧姆层，位于所述掺杂层区上方，并分别与P型阱区、所述P+掺杂区、所述栅极层接触以形成欧姆接触；肖特基层，位于所述凸部上方，并分别与所述P+掺杂区和所述欧姆层接触，以与所述P+掺杂区和所述凸部形成肖特基接触，并且所述肖特基区域高于所述栅极层；金属层，覆盖所述栅极层、所述肖特基层、所述欧姆层和所述掺杂层区，用于作为所述场效应晶体管的源极；漏极层，位于所述碳化硅N型衬底层下方，用于作为所述场效应晶体管的漏极。
[0005]在本申请一些可能的实施例，所述碳化硅N型外延层与所述肖特基层形成肖特基区域，所述肖特基区域的宽度为1um至1.5um之间，与所述刻蚀部上表面的高度差为0.4um至0.5um之间。
[0006]在本申请一些可能的实施例，所述凸部的侧壁中的所述P+掺杂区注入深度为1.0um至1.2um之间，与所述P型阱区接触的所述P+掺杂区注入深度为0.6um至0.8um之间。
[0007]在本申请一些可能的实施例，所述肖特基层由钛金属组成。
[0008]在本申请一些可能的实施例，所述欧姆层有镍金属组成。
[0009]在本申请一些可能的实施例，所述栅极层包括栅极、栅氧化层和介质层，所述栅氧化层位于所述N型外延层与所述栅极之间，所述介质层包覆所述栅极和所述栅氧化层并与所述欧姆层接触。
[0010]为实现上述目的，本申请实施例的第二方面提出了半导体场效应晶体管制备方法，用于制备上述第一方面所述的半导体场效应晶体管，所述方法包括以下步骤：获取碳化硅N型衬底层；在所述碳化硅N型衬底层上方进行镀层处理，以形成碳化硅N型外延层；对所述碳化硅N型外延层进行光刻、镀层和刻蚀处理，以形成栅极层、凸部、刻蚀部和掺杂层区，其中，所述掺杂层区包括P型阱区和P+掺杂区，所述P+掺杂区与所述P型阱区接触并嵌入所述凸部；对所述刻蚀部进行欧姆金属镀层处理以形成欧姆层，其中，所述欧姆层位于所述掺杂层区上方，并分别与所述P+掺杂区、所述栅极层接触以形成欧姆接触；对所述凸部进行肖特基金属镀层处理以形成肖特基层，其中，所述肖特基层位于所述凸部上方，并分别与所述P+掺杂区和所述欧姆层接触，以与所述P+掺杂区和所述凸部形成肖特基接触，并且所述肖特基区域高于所述栅极层；在所述碳化硅N型衬底层下方进行镀层处理，以形成漏极层；在所述栅极层、所述肖特基层、所述欧姆层和所述掺杂层区上方进行镀层操作，以形成金属层。
[0011]在本申请一些可能的实施例，所述对所述凸部进行肖特基金属镀层处理以形成肖特基层，包括：对所述栅极层和所述欧姆层均以镀层预处理材料进行覆盖，以形成预留区域，其中，所述预留区域为所述肖特基层的镀层处理区域；在所述预留区域中进行肖特基金属沉积处理和退火处理，并去除所述镀层预处理材料，以形成所述肖特基层。
[0012]为实现上述目的，本申请实施例的第三方面提出了一种电路板，所述电路板包括上述第一方面所述的半导体场效应晶体管。
[0013]为实现上述目的，本申请实施例的第四方面提出了一种电子设备，所述设备包括上述第三方面所述的电路板。
[0014]本申请提出的一种半导体场效应晶体管及其制备方法、电路板、设备，该器件包括碳化硅N型衬底层、碳化硅N型外延层、栅极层、欧姆层、肖特基层、欧姆层、金属层和漏极层，其中，碳化硅N型外延层包括刻蚀部、凸部和掺杂层区，掺杂层区包括相接触的P型阱区和P+掺杂区，欧姆层与P型阱区、P+掺杂区、栅极层接触以形成欧姆接触，肖特基层与P+掺杂区和凸部形成肖特基接触。通过肖特基层与P+掺杂区形成肖特基接触以在半导体场效应晶体管中形成类肖特基二极管结构，提供一定的续流能力，提高半导体场效应晶体管自身的反向恢复性以减少在反向恢复时产生的反向漏电流，降低使用功耗。
附图说明
[0015]图1是本申请实施例提供的一种半导体场效应晶体管的结构示意图；图2是本申请另一实施例提供的一种半导体场效应晶体管的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种半导体场效应晶体管制备方法的步骤示意图；图4是图3中步骤105的子步骤示意图。
[0016]附图标记说明：半导体场效应晶体管10；碳化硅N型衬底层11；碳化硅N型外延层12、刻蚀部121、凸部122和掺杂层区123、P型阱区1231、P+掺杂区1232、P+离子区12311、N+离子区12312；栅极层13、栅极131、栅氧化层132、介质层133；欧姆层14；肖特基层15；金属层16；漏极层17。
具体实施方式
[0017]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0018]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。
[0019]首先，对本申请中涉及的若干名词进行解析：碳化硅：一种无机物，化学式为SiC，是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑等原料通过电阻炉高温冶炼而成，具有高热导性、高崩溃电场强度及高最大电流密度，是一种性能较好的半导体，其中，六方结构的4H型SiC（4H
‑
SiC）具有高临界击穿电场、高电子迁移率的优势，是制造高压、高温、抗辐照功率半导体器件的优良半导体材料，也是目前综合性能最好、商品化程度最高、技术最成熟的第三代半导体材料。
[0020]阱区：在半导体领域中是一种开关性质的区域，其原理是在一种离子材料中掺杂与该离子属性相反的离子形成PN结产生开关特性，在N型衬底上扩散P型区称为P阱区，在P型衬底上扩散N型区称为N阱区。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体场效应晶体管，其特征在于，所述半导体场效应晶体管包括：碳化硅N型衬底层；碳化硅N型外延层，位于所述碳化硅N型衬底层上方，包括刻蚀部、凸部和掺杂层区，所述刻蚀部位于所述凸部两侧，所述掺杂层区位于所述刻蚀部内，所述掺杂层区包括P型阱区和P+掺杂区，所述P+掺杂区与所述P型阱区接触并嵌入所述凸部的侧壁；栅极层，位于所述碳化硅N型外延层上方，分别与所述P型阱区、所述刻蚀部接触，用于形成所述晶体管的栅极；欧姆层，位于所述掺杂层区上方，并分别与P型阱区、所述P+掺杂区、所述栅极层接触以形成欧姆接触；肖特基层，位于所述凸部上方，并分别与所述P+掺杂区和所述欧姆层接触，以与所述P+掺杂区和所述凸部形成肖特基区域，并且所述肖特基区域高于所述栅极层；金属层，覆盖所述栅极层、所述肖特基层、所述欧姆层和所述掺杂层区，用于作为所述场效应晶体管的源极；漏极层，位于所述碳化硅N型衬底层下方，用于作为所述场效应晶体管的漏极。2.根据权利要求1所述的半导体场效应晶体管，其特征在于，所述碳化硅N型外延层与所述肖特基层形成肖特基区域，所述肖特基区域的宽度为1um至1.5um之间，与所述刻蚀部上表面的高度差为0.4um至0.5um之间。3.根据权利要求1所述的半导体场效应晶体管，其特征在于，所述凸部的侧壁中的所述P+掺杂区的注入深度为1.0um至1.2um之间，位于所述刻蚀部的所述P+掺杂区的注入深度为0.6um至0.8um之间。4.根据权利要求1所述的半导体场效应晶体管，其特征在于，所述肖特基层由钛金属组成。5.根据权利要求1所述的半导体场效应晶体管，其特征在于，所述欧姆层有镍金属组成。6.根据权利要求1所述的半导体场效应晶体管，其特征在于，所述栅极层包括栅极、栅氧化层和介质...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨啸，杨承晋，兰华兵，刘涛，
申请(专利权)人：深圳市森国科科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：