[发明专利]一种高抗辐射能力SiC MOSFET器件新结构及制备方法

说明书

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种高抗辐射能力SiC MOSFET器件新结构，所述新型平面栅SiC MOSFET器件的元胞结构包括：漏极金属电极、N+型衬底和N‑漂移区；N‑漂移区(3)顶部设载流子存储层和P‑base区，载流子存储层一(4)中设P型阻挡区(6)和P+区(8)，载流子存储层二(41)位于P型阻挡区(6)与P+区(8)之间；P‑base区(5)内设N+区(7)和P+区(8)，N+区(7)和P+区(8)与源极金属电极(11)相连。本发明提高了SiC MOSFET器件的抗总剂量辐射(γ射线等)和抗单粒子辐射能力，可应用在航空航天等空间极端环境中。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体是一种高抗辐射能力SiC MOSFET器件新结构及制备方法。

背景技术

传统的Si器件已经趋近于其理论极限，很难在极端高温高压高频、强辐射的各种苛刻环境下工作。然而SiC具有优越的物理和电学特性，如高临界击穿电场、宽禁带、高电子饱和漂移速度，适用于高频、高压、高温和高辐射电力电子领域，其中SiC MOSFET是目前发展最迅速的功率半导体器件之一。

目前SiC MOSFET可应用于国民生产的各个领域，其中包括卫星、空间站和空间探测器等宇航探索领域，这些领域充满各种辐射，主要包括光子辐射、中子辐射和单粒子辐射等，各种高能辐射粒子可以穿透并影响器件特性，严重会导致器件失效或损坏，如何提高SiC MOSFET的抗辐射能力成为当下的研究热点之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，在传统平面栅SiC MOSFET的结构基础上，做出改进，提供一种高抗辐射能力SiC MOSFET器件新结构，其抗辐射能力相比传统平面栅SiC MOSFET得到显著提升。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高抗辐射能力SiC MOSFET器件新结构，所述新型平面栅SiC MOSFET器件的元胞结构包括：漏极金属电极(1)、N+型衬底(2)和N-漂移区(3)；

所述N-漂移区(3)的顶部设有载流子存储层和P-base区(5)，其中，所述载流子存储层由载流子存储层一(4)以及载流子存储层二(41)构成，所述载流子存储层一(4)中设有P型阻挡区(6)和P+区(8)，所述载流子存储层二(41)位于P型阻挡区(6)与P+区(8)之间；

所述P-base区(5)内设有N+区(7)和P+区(8)，所述N+区(7)和P+区(8)与源极金属电极(11)相连。

进一步地，所述N-漂移区(3)与源极金属电极(11)之间设有栅极结构，所述栅极结构包括多晶硅栅极(9)与栅极氧化物(10)，所述栅极氧化物(10)位于所述多晶硅栅极(9)与源极金属电极(11)、P-base区(5)、N+区(7)、P+区(8)、载流子存储层一(4)以及P型阻挡区(6)之间。

进一步地，所述P型阻挡区(6)位于载流子存储层一(4)中且紧靠P-base区(5)下方，所述载流子存储层二(41)位于P型阻挡区(6)和JFET区中的P+区(8)之间靠近JFET区的位置。

进一步地，所述载流子存储层一(4)和载流子存储层二(41)均为掺杂浓度不同的N型掺杂，所述载流子存储层二(41)的掺杂浓度高于载流子存储层一(4)，所述载流子存储层二(41)上方P+区(8)的掺杂浓度高于其下方的P型阻挡区(6)的掺杂浓度。

进一步地，所述JFET区中的P+区(8)的上方有金属层且为欧姆接触，与源极金属相连。

基于一个总的发明构思，本发明的另一个目的在于提供一种高抗辐射能力SiCMOSFET器件新结构的制备方法，提升SiC MOSFET的抗总剂量和单粒子的辐射能力，所述制备方法包括但不限于以下步骤：

S01.制作掩膜版一并通过光刻形成P型阻挡层的离子注入窗口；