[发明专利]一种具有双高栅的4H-SiC金属半导体场效应晶体管的制备方法

说明书

本发明属于场效应晶体管技术领域，特别公开了一种具有双高栅的4H‑SiC金属半导体场效应晶体管的制备方法；目的在于提供一种能够提高场效应晶体管的输出电流和击穿电压，改善频率特性的具有双高栅的4H‑SiC金属半导体场效应晶体管的制备方法。采用的技术方案为：对4H‑SiC半绝缘衬底进行清洗；外延生长SiC层并原位掺杂乙硼烷形成P缓冲层；P缓冲层上外延生长SiC层并原位掺杂形成N型沟道层；N型沟道层外延生长SiC层并原位掺杂形成N+帽层；N+帽层上制作隔离区和有源区；制作源电极和漏电极；对源电极和漏电极之间的N+型帽层和沟道进行光刻、刻蚀，形成的双高栅区域；制作栅电极；制作电极压焊点，完成器件的制作。

技术领域

本发明属于场效应晶体管技术领域，特别是一种具有双高栅的4H-SiC金属半导体场效应晶体管的制备方法。

背景技术

SiC由于其突出的材料和电学特性，如，大的禁带宽度、高的饱和电子迁移速度、高击穿电场、高热导率等，使其在高频高功率器件应用中，尤其是高温、高压、航天、卫星等严苛环境下的高频高功率器件应用中具有很大的潜力。SiC在微波功率器件，尤其是金属半导体场效应晶体管(MESFET)的应用中占有主要地位。

目前，大多数文献致力于双凹陷4H-SiC MESFET结构的研究及在此结构的基础上进行改进。该结构从下至上由4H-SiC半绝缘衬底、P型缓冲层、N型沟道层和N+帽层堆叠而成，以该堆叠层为基础，刻蚀N+帽层后形成凹陷的N型沟道层，栅的源侧一半长度向N型沟道层内凹陷形成凹栅结构，凹陷的N型沟道层可通过反应离子刻蚀RIE技术完成。

虽然上述双凹陷结构4H-SiC MESFET的击穿电压因栅的源侧一半长度向N型沟道层内凹陷而增加，但饱和漏电流却没有得到实质性提升。饱和漏电流和击穿电压都是衡量4H-SiC MESFET器件性能的重要指标。这两个参数需要兼顾，然而，在已有的对4H-SiCMESFET几何形状的改进对器件饱和漏电流和击穿电压的提升是有限的。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种使输出电流和击穿电压都提高的具有双高栅的4H-SiC金属半导体场效应晶体管的制备方法。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

一种具有双高栅的4H-SiC金属半导体场效应晶体管的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)对4H-SiC半绝缘衬底(1)进行清洗，以去除衬底表面污物；

步骤2)在4H-SiC半绝缘衬底上外延生长0.5μm厚的SiC层，同时经乙硼烷B₂H₆原位掺杂，形成浓度为1.4×10¹⁵cm^-3的P缓冲层(2)；

步骤3)在P缓冲层(2)上外延生长0.35μm厚的SiC层，同时经N₂原位掺杂，形成浓度为3×10¹⁷cm^-3的N型沟道层(3)；

步骤4)在N型沟道层(3)上外延生长0.2μm厚的SiC层，同时经N₂原位掺杂，形成浓度为1.0×10²⁰cm^-3的N⁺型帽层；

步骤5)在N⁺型帽层上依次进行光刻和隔离注入，形成隔离区和有源区；

步骤6)对有源区依次进行源漏光刻、磁控溅射、金属剥离和高温合金，形成0.5μm长的源电极(6)和漏电极(7)；

步骤7)对源电极(6)和漏电极(7)之间的N⁺型帽层进行光刻、刻蚀，刻蚀深度为0.2μm；