【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，尤其涉及一种沟槽型sic场效应晶体管及制备方法。
技术介绍
1、以碳化硅（sic）为代表的第三代宽禁带半导体材料，由于材料本身具备临界击穿场强大、本征载流子浓度低、饱和电子漂移速率快、热导率大等优异的物理特性，因此以sic为半导体材料制备的金属-氧化物-半导体场效应晶体管（mosfet）能够在高压、高温、高频、高辐照等领域获得优越的器件性能。尤其是随着新能源汽车、光伏等领域的快速发展，传统硅基功率器件已经接近了材料本身所限定的性能极限，无法满足这些应用领域提出的更加严苛的使用要求，使得sic功率器件已开始逐步替代硅基功率器件，未来将不再是以硅基功率器件唯一的市场格局。
2、sic mosfet器件在长期使用过程中具有两个明显缺点：
3、（1）sic mosfet器件的栅氧化层的早期击穿失效概率大，尤其是沟槽型sicmosfet器件，由于sic/sio2的界面态密度大，缺陷多从而导致栅氧化层质量差，且沟槽型栅氧由于曲率效应在底部拐角处也更容易引起电场集中，更加剧了击穿失效速率。
4、（2）常规的sic mosfet器件会集成反并联的pn结体二极管以实现对器件的续流保护，但是续流过程中p区空穴会进入到n型漂移层中，从而引起空穴和电子的复合导致漂移层中的晶格缺陷蔓延，最终使器件发生双极退化现象从而性能恶化。
5、综上两点缺点，沟槽型sic mosfet在长期使用过程中，栅氧化层的提早击穿失效和pn 结体二极管引起的双极退化效应，均对器件的可靠性提出了挑战，极大的影响
6、现有专利文献中，如2023年06月23日申请公布的一篇“沟槽型mos场效应晶体管的制备方法和应用”专利技术专利，授权公告号为cn 116313809 b。其制备方法：在半导体衬底层上依次形成n型半导体外延层、阱区和掺杂区；在掺杂区的中间区域的两侧分别刻蚀一个虚拟沟槽，向虚拟沟槽的底部注入p型杂质，形成p+层；在掺杂区的中间区域刻蚀一个栅极沟槽；向虚拟沟槽的内部填充氧化物；在掺杂区远离n型半导体外延层的一侧形成金属层。该专利文献，虽然通过沟槽底部的p+层改善了沟槽栅氧底部拐角的电场集中，但是mos中的寄生体二极管仍然为pn结二极管，在器件续流过程中存在着续流损耗大以及双极退化效应等问题。
技术实现思路
1、针对以上问题，本专利技术提供了一种避免栅氧化层的早期击穿失效，提高栅氧化层的使用可靠性，并且在器件续流过程中，将原本pn结体二极管续流改为sbd续流，避免了p区空穴进入到n型漂移层中，提高器件的长期使用可靠性的一种沟槽型sic场效应晶体管及制备方法。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种沟槽型sic场效应晶体管制备方法，包括如下步骤：
4、s100，在碳化硅epi层上通过离子注入初步形成浅掺杂的p-body体区；
5、s200，在p-body体区的上表面通过离子注入初步形成重掺杂的n+区；
6、s300，在n+区的顶面通过刻蚀向下形成第一沟槽区；
7、s400，在第一沟槽区的底面通过离子注入初步形成重掺杂的p+区；
8、s500，通过高温激活退火使p-body体区、n+区和p+区完全形成；
9、s600，在epi层上通过刻蚀形成第二沟槽区；
10、s700，在第二沟槽区的内壁通入o2，利用干氧氧化方式生长一层栅氧化层；
11、s800，在第二沟槽区内部通过多晶硅淀积方式形成一层poly层，作为器件的门电极使用；
12、s900，在n+区和第二沟槽区的顶面通过氧化物淀积方式形成一层隔离介质层，作为器件隔离门电极和源电极的绝缘层使用；
13、s1000，在n+区的顶面和第一沟槽区内通过ni金属溅射方式形成一层ni金属层，后通过合金化退火形成一层正面欧姆合金层；
14、s1100，在器件上方通过al金属溅射方式形成一层正面电极金属，作为器件的源电极使用；
15、s1200，在epi层的底面通过ni金属溅射方式形成一层ni金属层，后通过激光退火形成背面欧姆合金层；
16、s1300，在背面欧姆合金层的底面形成一层背面电极金属，作为器件的漏电极使用。
17、具体的，步骤s100中浅掺杂的p-body体区注入离子为al离子，掺杂浓度在1e17cm-2-1e18cm-2。
18、具体的，步骤s200中重掺杂的n+区注入离子为n离子，掺杂浓度在1e18cm-2-1e19cm-2。
19、具体的，步骤s400中的重掺杂的p+区注入离子为al离子，掺杂浓度在1e17cm-2-1e18cm-2。
20、具体的，步骤s1000中的ni金属厚度为100nm。
21、具体的，步骤s1100中的正面电极金属厚度为5000nm。
22、具体的，步骤s1200中的ni金属厚度在100nm。
23、具体的，步骤s1300中背面欧姆合金层的底面通过ti/ni/ag或ni/pd/au金属蒸发方式形成一层背面电极金属；
24、ti/ni/ag或ni/pd/au金属厚度在30nm/300nm/1200nm。
25、一种沟槽型sic场效应晶体管，包括从下而上依次设置的背面电极金属、背面欧姆合金层、epi层和正面电极金属；
26、所述epi层上设有：
27、p-body体区，从所述epi层的顶面向下延伸；
28、n+区，从所述p-body体区的顶面向下延伸；
29、第一沟槽区，从所述n+区的顶面向下延伸至p-body体区的下方；
30、p+区，从所述第一沟槽区的槽底向下延伸，并与所述第一沟槽区的槽底的拐角连接；
31、第二沟槽区，从所述n+区的顶面向下延伸至p-body体区的下方；所述第二沟槽区的槽底位于第一沟槽区槽底的上方；
32、栅氧化层，设置在所述第二沟槽区的槽壁和槽底上；
33、poly层，填充在所述第二沟槽区内，与所述栅氧化层连接；
34、隔离介质层，位于所述第一沟槽区顶部，分别与所述n+区、第二沟槽区和poly层连接；
35、正面欧姆合金层，从所述n+区的顶面向第一沟槽区的槽底延伸，底部与所述p+区连接，顶部的侧边与所述隔离介质层连接。
36、具体的，所述正面电极金属底部延伸至第一沟槽区内，与所述正面欧姆合金层连接。
37、本专利技术在沟槽型sic mosfet器件中设有两个沟槽区，其中采用第一沟槽区的重掺杂p+区对第二沟槽区的栅氧化层实现保护，通过p+区与n型漂移层之间的空间耗尽层来降低沟槽栅氧底部拐角的电场集中，避免了栅氧化层的早期击穿失效，从而提高栅氧化层的使本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种沟槽型SiC场效应晶体管制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种沟槽型SiC场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤S100中浅掺杂的P-body体区（4）注入离子为Al离子，掺杂浓度在1E17cm-2-1E18cm-2。
3.根据权利要求1所述的一种沟槽型SiC场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤S200中重掺杂的N+区（5）注入离子为N离子，掺杂浓度在1E18cm-2-1E19cm-2。
4.根据权利要求1所述的一种沟槽型SiC场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤S400中的重掺杂的P+区（7）注入离子为Al离子，掺杂浓度在1E17cm-2-1E18cm-2。
5.根据权利要求1所述的一种沟槽型SiC场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤S1000中的Ni金属厚度为100nm。
6.根据权利要求1所述的一种沟槽型SiC场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤S1100中的正面电极金属（13）厚度为5000nm。
7.根据权利要求1所述的一种沟槽型SiC场效应晶体管制备方法
8.根据权利要求1所述的一种沟槽型SiC场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤S1300中背面欧姆合金层（14）的底面通过Ti/Ni/Ag或Ni/Pd/Au金属蒸发方式形成一层背面电极金属（15）；
9.通过权利要求1所述的一种沟槽型SiC场效应晶体管制备方法制备，其特征在于，包括从下而上依次设置的背面电极金属（15）、背面欧姆合金层（14）、Epi层（3）和正面电极金属（13）；
10.根据权利要求9所述的一种沟槽型SiC场效应晶体管，其特征在于，所述正面电极金属（13）底部延伸至第一沟槽区（6）内，与所述正面欧姆合金层（12）连接。
...【技术特征摘要】
1.一种沟槽型sic场效应晶体管制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种沟槽型sic场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤s100中浅掺杂的p-body体区（4）注入离子为al离子，掺杂浓度在1e17cm-2-1e18cm-2。
3.根据权利要求1所述的一种沟槽型sic场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤s200中重掺杂的n+区（5）注入离子为n离子，掺杂浓度在1e18cm-2-1e19cm-2。
4.根据权利要求1所述的一种沟槽型sic场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤s400中的重掺杂的p+区（7）注入离子为al离子，掺杂浓度在1e17cm-2-1e18cm-2。
5.根据权利要求1所述的一种沟槽型sic场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤s1000中的ni金属厚度为100nm。
6.根据权利要求1所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：王正，杨程，裘俊庆，王毅，
申请(专利权)人：扬州扬杰电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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