[发明专利]集成ESD的SiC功率MOSFET器件及制备方法

说明书

本发明提供了一种集成ESD的SiC功率MOSFET器件及其制备方法，由于用于ESD的PN结二极管是集成在MOSFET器件本身需要的栅极压焊区下方，不需要额外的芯片面积，不会影响芯片的集成度。且栅极压焊区的面积较大，使得PN结二极管的面积也可以较大，PN结二极管环绕在栅极压焊区的下方，可以利用栅极压焊区的面积，增大PN结二极管的面积提高ESD泄放能力；由于通过调节PN结边缘的形貌和掺杂浓度就可以调节PN结二极管的击穿电压，因此通过在第一掺杂离子重注入区和第二掺杂离子注入区的边缘设置多个尖峰角，就可以调节PN结二极管的击穿电压；且所述PN结二极管的形成是和形成MOSFET器件的工艺步骤同步进行，不额外增加光刻掩膜步骤，不会增加芯片制作成本。

技术领域

本发明涉及SiC功率器件领域，特别涉及一种集成ESD的SiC功率MOSFET器件及制备方法。

背景技术

半导体领域，静电释放(ESD)会对芯片中的器件，特别是对于MOSFET器件这种极薄栅介质的器件，产生破坏作用，在栅极产生一个高电场，使得栅介质在高电场下发生绝缘击穿，从而使器件失效。静电保护是指当带有静电的物体或人体接触芯片时能够迅速消除静电产生的电压或电流，达到保护芯片器件的目的。在各种可靠性测试标准中都有静电(ESD)的标准，因此静电保护也是器件设计中一项重要指标。

在现有的硅基的MOSFET和IGBT器件中，利用二极管作为集成ESD是很常见的设计，请参考图1，MOSFET器件M1的栅极和源极之间连接有一个二极管D1，当静电释放在MOSFET器件M1的栅极产生一个高电场，在栅介质被高电场下作用下发生绝缘击穿之前，优先击穿了二极管D1的PN结，使得MOSFET器件M1的栅极免于被击穿，从而达到保护芯片器件的目的。

但现有的硅基的MOSFET和IGBT器件中，由于硅基的PN结二极管的击穿电压很低，所以硅基的ESD二极管通常设置在栅极的多晶硅中，采用N型和P型掺杂多晶硅得到二极管。但这种方法不仅需要额外的光刻版，增加了产品的成本，且由于是在栅极的多晶硅中集成二极管，也会影响MOSFET和IGBT的栅氧特性。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种集成ESD的SiC功率MOSFET器件及制备方法，可以在不增加光刻掩膜的情况下，在碳化硅MOSFET器件的栅极和源极两端集成一个PN结二极管，利用SiC PN结二极管较高的击穿电压(通常在40V以上)实现对栅极的静电保护，并且PN结二极管与MOSFET器件的体区和源区一起注入，可以通过调节PN结边缘的形貌和掺杂浓度调节PN结二极管的击穿电压。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种集成ESD的SiC功率MOSFET器件，包括碳化硅半导体基底，所述碳化硅半导体基底包括MOSFET元胞区和栅极压焊区，所述碳化硅半导体基底包括碳化硅衬底和位于所述碳化硅衬底表面的碳化硅外延层；位于所述碳化硅半导体基底另一表面的漏极电极；

位于所述MOSFET元胞区的碳化硅外延层表面的栅极结构和覆盖所述栅极结构的栅源极间介质；位于所述栅极结构两侧且位于所述MOSFET元胞区的碳化硅外延层内的第一掺杂离子注入基区；位于所述第一掺杂离子注入基区内的第一掺杂离子重注入体区和第二掺杂离子注入源区，位于所述第一掺杂离子重注入体区和第二掺杂离子注入源区表面的源极电极；位于所述栅极压焊区的碳化硅外延层内的第一掺杂离子注入区和位于所述第一掺杂离子注入区内的第二掺杂离子注入区，所述栅极压焊区的第一掺杂离子注入区和第二掺杂离子注入区构成PN结二极管，所述栅极压焊区的第一掺杂离子注入区与所述MOSFET元胞区的第一掺杂离子重注入体区或第一掺杂离子注入基区同时形成且相连，所述栅极压焊区的第二掺杂离子注入区与所述MOSFET元胞区的第二掺杂离子注入源区同时形成，所述第一掺杂离子注入区和第二掺杂离子注入区的边缘具有多个尖峰角；位于所述栅极压焊区的碳化硅外延层表面的压焊区栅极结构和位于所述压焊区栅极结构表面的栅极电极，所述压焊区栅极结构和栅极结构相连，所述压焊区栅极结构内具有开口暴露出所述第二掺杂离子注入区表面，且所述栅极电极同时覆盖暴露出的第二掺杂离子注入区表面和压焊区栅极结构表面。