[发明专利]一种基于外延沟道的MOSFET器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于外延沟道的MOSFET器件及其制备方法，方法包括：选取N型衬底层；在N型衬底层上形成N型外延层；在N型外延层的两端的内表面形成P阱注入区；在P阱注入区的内表面形成N+注入区和P+注入区，两个N+注入区位于两个P+注入区之间；在部分N型外延层、部分P阱注入区和部分N+注入区上形成外延沟道层；热氧化外延沟道层和N型外延层形成第一栅氧化层、位于第一栅氧化层和N型外延层上的第二栅氧化层；在P+注入区和部分N+注入区上形成源极；在N型衬底层的下表面形成漏极；在第二栅氧化层上形成栅极。本发明形成了外延沟道层，并对该外延沟道层进行了氧化处理，通过氧化方法形成栅氧化层，由此可以有效避免传统结构中沟道处的C簇问题，从而降低沟道缺陷密度、提升沟道迁移率、改善器件的可靠性。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，涉及一种基于外延沟道的MOSFET器件及其制备方法。

背景技术

碳化硅(SiC)以其优良的物理化学特性和电学特性成为制造高温、大功率电子器件的一种最有优势的半导体材料，并且具有远大于Si材料的功率器件品质因子。SiCMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金氧半场效晶体管)功率器件的研发始于20世纪90年代，具有输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、耐高温高压等一系列优点，已在开关稳压电源、高频加热、汽车电子以及功率放大器等方面取得了广泛的应用。

目前限制SiC功率MOSFET应用的一个关键技术问题是SiC/SiO₂沟道的缺陷较多，这些缺陷一方面会使得沟道迁移率降低，从而降低期间的正向导通电流，另一方面缺陷引起的固定电荷会使得阈值电压偏移，影响SiC功率MOSFET的电路应用。这些缺陷的物理层面原因是在SiC上氧化形成SiO₂时会残留的C元素堆积会形成C簇。

因此，如何消除这些C簇成为解决此问题的关键。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于外延沟道的MOSFET器件及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种基于外延沟道的MOSFET器件的制备方法，包括以下步骤：

选取N型衬底层；

在所述N型衬底层上形成N型外延层；

在所述N型外延层的两端的内表面形成两个P阱注入区；

在所述P阱注入区的内表面形成N+注入区和P+注入区，两个所述N+注入区位于两个所述P+注入区之间；

在部分所述N型外延层、部分所述P阱注入区和部分所述N+注入区上形成外延沟道层；

热氧化所述外延沟道层和所述N型外延层形成第一栅氧化层、位于所述第一栅氧化层和所述N型外延层上的第二栅氧化层；

在所述P+注入区和部分所述N+注入区上形成源极；

在所述N型衬底层的下表面形成漏极；

在所述第二栅氧化层上形成栅极。

在本发明的一个实施例中，所述N型衬底层为N型4H-SiC衬底层，所述N型外延层为N型4H-SiC外延层。

在本发明的一个实施例中，在所述N型外延层的两端的内表面形成两个P阱注入区，包括：

利用离子注入方法在所述N型外延层的两端的内表面注入Al离子形成两个P阱注入区。

在本发明的一个实施例中，在所述P阱注入区的内表面形成N+注入区和P+注入区，包括：

利用离子注入方法在所述P阱注入区的内表面注入N离子形成N+注入区；