本申请涉及半导体,尤其涉及一种碳化硅晶体管结构及其制备方法。
背景技术:
1、随着半导体集成电路的制造技术不断进步,半导体器件性能不断提升。碳化硅(sic)金属氧化物半导体场效晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effecttransistor,简称mosfet或mos)器件作为新型功率器件,相比传统硅(si)基功率器件具有击穿电压高、导通电阻低、耐高温、损耗低等特点。得益于其上述优势,碳化硅晶体管一般用在650v及以上的高压领域,可以取代硅基的超结mosfet器件、高压igbt器件。
2、vfsd是平面碳化硅mos管的一个重要参数,表示“垂直fet源漏二极管”。vfsd参数是指mos管在特定条件下,漏极和源极之间的正向直流电阻。这个参数反映了mos管在正向偏置下的性能表现。当mos管处于正向偏置状态时,vfsd参数越小,说明漏极和源极之间的电阻越小,电流流通能力越强。因此,vfsd参数的大小直接影响mos管的效率、功耗和温升等性能指标。
技术实现思路
1、本申请所要解决的技术问题是提供一种碳化硅晶体管结构及其制备方法,解决平面碳化硅mosfet的vfsd偏大的问题,通过降低nps区域压降,达到降低器件vfsd的目的。
2、为了解决上述问题,本申请提供了一种碳化硅晶体管结构的制备方法,包括如下步骤:形成一碳化硅衬底,所述碳化硅衬底内形成有阱区,所述阱区内形成有第一掺杂区;于所述第一掺杂区中形成凹槽并执行离子注入形成延伸至所述阱区内的第二掺杂区,在第一方向上,所述第二掺杂区将所述第一掺杂区分隔为相互独立的两部分,在第二方向上,所述第二掺杂区的顶面低于所述第一掺杂区的顶面,其中,所述第一方向与所述碳化硅衬底的顶面平行,所述第二方向与所述碳化硅衬底的顶面垂直;于所述碳化硅衬底顶面形成栅极结构以及完全包覆所述栅极结构的栅介质层;以及形成贯穿所述栅介质层并至少部分暴露所述第二掺杂区的接触孔,并于所述接触孔内形成与所述第二掺杂区相接触的金属硅化物层。
3、为了解决上述问题,本申请还提供了一种碳化硅晶体管结构,包括:碳化硅衬底,所述碳化硅衬底内形成有阱区,所述阱区内形成有第一掺杂区;第二掺杂区,自所述第一掺杂区延伸至所述阱区内,在第一方向上,所述第二掺杂区将所述第一掺杂区分隔为相互独立的两部分,在第二方向上,所述第二掺杂区的顶面低于所述第一掺杂区的顶面,其中,所述第一方向与所述碳化硅衬底的顶面平行,所述第二方向与所述碳化硅衬底的顶面垂直;栅极结构,形成于所述碳化硅衬底顶面;栅介质层,完全包覆所述栅极结构;以及金属硅化物层,形成于贯穿所述栅介质层并至少部分暴露所述第二掺杂区的接触孔内,所述金属硅化物层与所述第二掺杂区相接触。
4、上述技术方案,通过对形成于阱区内的第一掺杂区进行刻蚀形成凹槽,进而在凹槽处形成延伸至阱区内的第二掺杂区,可以降低第一掺杂区的区域压降,从而达到有效降低器件vfsd的目的。
1.一种碳化硅晶体管结构的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述碳化硅衬底包括支撑衬底以及形成于所述支撑衬底上的碳化硅外延层,所述阱区形成于所述碳化硅外延层内,所述阱区以及所述第二掺杂区具有第一导电类型,所述第一掺杂区具有第二导电类型,所述第一导电类型与所述第二导电类型不相同。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述凹槽的底壁位于所述第一掺杂区内,或所述凹槽的底壁位于所述阱区内。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述第一方向上,所述第一掺杂区形成于所述阱区的顶部中间区域并与所述阱区的侧壁具有一第一间距,所述第二掺杂区形成于所述第一掺杂区的中部并将所述第一掺杂区分隔为相互独立且基本相同的两部分。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述第二方向上,所述碳化硅衬底的顶面、所述阱区的顶面以及所述第一掺杂区的顶面基本齐平,所述金属硅化物层的顶面低于所述第一掺杂区的顶面,所述第二掺杂区的底面与所述阱区的底面之间具有一第二间距。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的形成一碳化硅衬底的步骤具体包括:
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述的于所述第一掺杂区中形成凹槽并执行离子注入形成延伸至所述阱区内的第二掺杂区的步骤具体包括:
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的于所述碳化硅衬底顶面形成栅极结构以及完全包覆所述栅极结构的栅介质层的步骤具体包括:
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述的于所述碳化硅衬底顶面形成图形化的栅氧化层的步骤具体包括:
10.根据权利要求1或8所述的方法,其特征在于,所述栅极结构位于所述碳化硅衬底顶面对应相邻两所述阱区之间的区域并延伸至所述第一掺杂区上方。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
12.一种碳化硅晶体管结构,其特征在于,包括:
13.根据权利要求12所述的碳化硅晶体管结构,其特征在于,所述碳化硅衬底包括支撑衬底以及形成于所述支撑衬底上的碳化硅外延层,所述阱区形成于所述碳化硅外延层内,所述阱区以及所述第二掺杂区具有第一导电类型,所述第一掺杂区具有第二导电类型,所述第一导电类型与所述第二导电类型不相同,所述第二掺杂区的离子注入浓度大于所述阱区的离子注入浓度。
14.根据权利要求12所述的碳化硅晶体管结构,其特征在于,在所述第一方向上,所述第一掺杂区形成于所述阱区的中部并与所述阱区的侧壁具有一间距,所述第二掺杂区形成于所述第一掺杂区的中部并将所述第一掺杂区分隔为相互独立且基本相同的两部分。
15.根据权利要求12所述的碳化硅晶体管结构,其特征在于,
