本發(fā)明涉及半導體，尤其涉及一種改善電場集中的sic?vdmos器件制備方法。

背景技術：

1、電力電子變換已經逐步進入高壓、特高壓領域，高壓功率器件是制約變換器體積/功耗和效率的決定因素。特高壓交直流輸電、新能源并網、電動汽車等領域都對高電壓等級功率器件有著更高的要求。目前，硅（si）材料器件發(fā)展成熟/使用廣泛/性能可靠，然而其較小的禁帶寬度、擊穿電場和熱導率等特性大大制約了其在高功率、高電壓和高頻率下的應用。sic作為寬禁帶半導體之一，憑借其比si材料更高的禁帶寬度、擊穿場強和熱導率等優(yōu)良特性，打破了si材料的極限，在高電壓等級和大功率電能變換應用中體現(xiàn)出了較低的功率損耗、更高的開關頻率等優(yōu)越性能，具有極大的潛力。

2、現(xiàn)有技術的器件在阻斷狀態(tài)下，離子注入?yún)^(qū)的邊緣曲率較小，容易產生電場集中的現(xiàn)象，導致器件的阻斷性能嚴重退化，擊穿電壓大大降低。特別是4h-sic材料，其擴散系數(shù)較si來說更小，對于mosfet和igbt等淺結器件來說，曲率效應更為嚴重。因此高壓sicmosfet的p-well區(qū)邊緣容易出現(xiàn)電場集中，如何改善sicvdmos器件的電場集中現(xiàn)象是一項迫切解決的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明對sic?vdmos器件內部的p-well區(qū)底部拐角進行了改善，使得拐角的曲率減小。這樣器件在阻斷狀態(tài)下，因為器件的p-well區(qū)底部拐角曲率減小的原因，電場集中效應減小，器件的阻斷性能得到優(yōu)化。

2、本發(fā)明的技術方案是：

3、一種改善電場集中的sic?vdmos器件制備方法，包括如下步驟：

4、s100，在n+襯底層上依次形成n型緩沖層和n-漂移層；

5、s200，在n-漂移層上利用光刻膠形成緩斜角區(qū)域，通過離子注入形成淺摻雜的p-well區(qū)；

6、s300，在p-well區(qū)內離子注入依次形成側部相互連接的n+區(qū)和p+區(qū)，并通過離子激活

7、s400，在p-well區(qū)上通過干氧熱氧化工藝形成柵氧化層，并在柵氧化層上淀積poly層；

8、s500，在poly層的上面淀積介質層，隔離柵電極和源電極金屬；

9、s600，在p+區(qū)和n+區(qū)的頂面形成源極歐姆接觸合金層；

10、s700，金屬濺射形成源極金屬層；背面通過背面減薄工藝，濺射形成漏極金屬層。

11、具體的，步驟s100中的n+襯底層摻雜的是n離子，摻雜濃度為1e19cm-2±10%。

12、具體的，步驟s200中的n-漂移層摻雜的是n離子，摻雜濃度為5e15-2e16cm-2。

13、具體的，步驟s200中的光刻膠是利用光經過具有狹縫的光刻板發(fā)生衍射效應使通過狹縫區(qū)域的光向外衍射，從而經過光刻顯影工序后，光刻膠邊緣形成緩斜角區(qū)域。

14、具體的，步驟s300中的p-well區(qū)摻雜的是al離子，摻雜濃度為1e17-1e18cm-2，通過光刻膠圖案轉移，形成直角梯形注入?yún)^(qū)，使得p-well區(qū)底端的拐角曲率減小。

15、具體的，步驟s300中的p+區(qū)摻雜的是al離子，摻雜濃度為5e18-1e19cm-2。

16、具體的，步驟s400中柵氧化層生長厚度為40-60nm。

17、具體的，步驟s600中源極歐姆接觸合金層厚度為0.5-0.8um。

18、具體的，步驟s700中漏極金屬層在ni金屬濺射后進行激光退火，激光能量為2-4mj/cm2。

19、一種改善電場集中的sic?vdmos器件，包括從下而上依次設置的漏極金屬層、n+襯底層、n型緩沖層和n-漂移層；

20、所述n-漂移層上設有：

21、p-well區(qū)，從所述n-漂移層的頂面向下延伸，靠近中部一側呈一斜面；

22、n+區(qū)，從所述p-well區(qū)的頂面向下延伸，其底面高于所述p-well區(qū)的底面；

23、p+區(qū)，從所述p-well區(qū)的頂面向下延伸，并與所述n+區(qū)連接；

24、柵氧化層，設置在所述n-漂移層的頂面，其底面分別與所述n+區(qū)、p-well區(qū)和n-漂移層連接；

25、poly層，形成于所述柵氧化層的頂面；

26、介質層，包裹在所述柵氧化層和poly層上，并與所述n+區(qū)連接；

27、源極歐姆接觸合金層，形成于所述p+區(qū)和n+區(qū)的頂面，側部與所述介質層連接；

28、源極金屬層，形成于所述源極歐姆接觸合金層和介質層的頂面。

29、本發(fā)明對sic?vdmos器件內部的p-well區(qū)底部拐角進行了改善，使得拐角的曲率減小。這樣器件在阻斷狀態(tài)下，因為器件的p-well區(qū)底部拐角曲率減小的原因，電場集中效應減小，器件的阻斷性能得到優(yōu)化；同樣上窄下寬的p-well區(qū)形狀，也導致該部分的jfet電阻減小，增強了芯片過流能力。

技術特征：

1.一種改善電場集中的sic?vdmos器件制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種改善電場集中的sic?vdmos器件制備方法，其特征在于：步驟s100中的n+襯底層（2）摻雜的是n離子，摻雜濃度為1e19cm-2±10%。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種改善電場集中的sic?vdmos器件制備方法，其特征在于：步驟s200中的n-漂移層（4）摻雜的是n離子，摻雜濃度為5e15-2e16cm-2。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種改善電場集中的sic?vdmos器件制備方法，其特征在于：步驟s200中的光刻膠（13）是利用光經過具有狹縫的光刻板（14）發(fā)生衍射效應使通過狹縫區(qū)域的光向外衍射，從而經過光刻顯影工序后，光刻膠（13）邊緣形成緩斜角區(qū)域。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種改善電場集中的sic?vdmos器件制備方法，其特征在于：步驟s300中的p-well區(qū)（5）摻雜的是al離子，摻雜濃度為1e17-1e18cm-2，通過光刻膠（13）圖案轉移，形成直角梯形注入?yún)^(qū)，使得p-well區(qū)（5）底端的拐角曲率減小。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種改善電場集中的sic?vdmos器件制備方法，其特征在于：步驟s300中的p+區(qū)（6）摻雜的是al離子，摻雜濃度為5e18-1e19cm-2。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種改善電場集中的sic?vdmos器件制備方法，其特征在于：步驟s400中柵氧化層（9）生長厚度為40-60nm。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種改善電場集中的sic?vdmos器件制備方法，其特征在于：步驟s600中源極歐姆接觸合金層（7）厚度為0.5-0.8um。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種改善電場集中的sic?vdmos器件制備方法，其特征在于：步驟s700中漏極金屬層（1）在ni金屬濺射后進行激光退火，激光能量為2-4mj/cm2。

10.一種改善電場集中的sic?vdmos器件，通過權利要求任一1-9所述的一種改善電場集中的sic?vdmos器件制備方法制備，其特征在于，包括從下而上依次設置的漏極金屬層（1）、n+襯底層（2）、n型緩沖層（3）和n-漂移層（4）；

技術總結
一種改善電場集中的SiC?VDMOS器件制備方法。涉及半導體技術領域。包括如下步驟：S100，在N<supgt;+</supgt;襯底層上依次形成N型緩沖層和N<supgt;?</supgt;漂移層；S200，在N?漂移層上利用光刻膠形成緩斜角區(qū)域，通過離子注入形成淺摻雜的P?Well區(qū)；S300，在P?Well區(qū)內離子注入依次形成側部相互連接的N<supgt;+</supgt;區(qū)和P<supgt;+</supgt;區(qū)，并通過離子激活S400，在P?Well區(qū)上通過干氧熱氧化工藝形成柵氧化層，并在柵氧化層上淀積Poly層；S500，在Poly層的上面淀積介質層，隔離柵電極和源電極金屬；S600，在P<supgt;+</supgt;區(qū)和N<supgt;+</supgt;區(qū)的頂面形成源極歐姆接觸合金層；S700，金屬濺射形成源極金屬層；背面通過背面減薄工藝，濺射形成漏極金屬層。本發(fā)明電場集中效應減小，器件的阻斷性能得到優(yōu)化，導致JFET電阻減小，增強了芯片過流能力。

技術研發(fā)人員：王坤,楊程,王正,萬勝堂,馬馳遠,朱秀梅,王毅
受保護的技術使用者：揚州揚杰電子科技股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21