專利名稱：增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子器件，尤其是一增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 及其制造方法。
背景技術(shù)：
金屬一半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管在射頻/微波系統(tǒng)中可完成功率產(chǎn)生、功率放 大、相移、混頻、調(diào)制、解調(diào)以及開(kāi)關(guān)等模擬和數(shù)字電路的所有功能。作為微
波器件代表之一的MESFET (場(chǎng)效應(yīng)晶體管) 一直受到人們的重視，在過(guò)去，由 于III-V族化合物的高電子遷移率，已經(jīng)制造出了 n型ffl-V族化合物如砷化 鎵(GaAs)的最高頻率的MESFET。雖然提供的這些器件提高了工作頻率并適當(dāng) 的提高了功率處理能力，但是這些材料的相對(duì)低的擊穿電壓和較低的熱導(dǎo)率就 限制了它們?cè)诖蠊β实膽?yīng)用。
碳化硅(SiC)具有優(yōu)良的物理特性和電特性，由于SiC材料禁帶寬度寬， 室溫下大約是硅的3倍，GaAs的兩倍多，決定了 SiC器件具有更高的工作溫度， 在強(qiáng)輻射環(huán)境下依然能夠正常工作，使得其在戰(zhàn)略核武器方面也可以應(yīng)用。擊 穿電場(chǎng)強(qiáng)度高，熱導(dǎo)率大約是Si的3倍，GaAs的IO倍，使得碳化硅器件的工作 電壓高、功率密度高、單元功率大。SiC具有很高的德拜溫度，達(dá)到1200-1430K, 具有很強(qiáng)的的離子共價(jià)鍵，是一種能量穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，因此決定了 SiC材料對(duì)于 各種外界作用的穩(wěn)定性，工作溫度高，在力學(xué)、化學(xué)方面有優(yōu)越的技術(shù)特性， 防護(hù)、散熱所需要的體積都大大減小。SiC器件的輸入輸出阻抗都比較高，使得 SiC器件匹配簡(jiǎn)單，從某種程度而言，甚至可以不用內(nèi)匹配，在增加了系統(tǒng)穩(wěn) 定性的同時(shí)更加減小了器件的體積。SiC材料的本征載流子濃度大大低于其它常 用半導(dǎo)體，因此，碳化硅器件靜態(tài)工作電流明顯低于傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件，這使得 在相同條件下，能量的利用效率大大提高，電池供電時(shí)間更加長(zhǎng)久。另外，碳化硅場(chǎng)效應(yīng)器件的應(yīng)用能夠提高電子系統(tǒng)的效率，如用碳化硅功率場(chǎng)效應(yīng)管代
替現(xiàn)有的硅IGBT和PiN 二極管能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器減少50%的損耗。采用碳化 硅器件還可以減小電子設(shè)備的體積和重量，從而使飛機(jī)等交通工具在相同的耗 油量下具有更高的有效運(yùn)載能力。
但是目前的研究都是針對(duì)于耗盡型的SiC MESFET器件。所謂耗盡型的 (D-Mode) SiC MESFET器件是指器件的閾值電壓為負(fù)值，即柵上接足夠大的負(fù) 壓時(shí)，SiC MESFET柵下溝道層處于耗盡狀態(tài)，器件^皮關(guān)斷。但是傳統(tǒng)的D-Mode SiC MESFET因?yàn)橐褂秘?fù)的開(kāi)啟電壓，這在射頻微波應(yīng)用中，使電路結(jié)構(gòu)顯得 復(fù)雜化。因此有必要開(kāi)展增強(qiáng)型(E-Mode) SiC MESFET器件的研究，即讓器件 的闊值電壓變?yōu)檎担瑢?shí)際應(yīng)用中只需要加一個(gè)正的偏壓即可以使其工作。這 樣可以消除負(fù)偏壓的電路設(shè)計(jì)，使得電路筒單化，減少了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、 減少電路的面積和制備的成本，對(duì)于大規(guī)模微波射頻電路應(yīng)用來(lái)說(shuō)，其意義更 力口重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠使電路簡(jiǎn)單化，減少電路設(shè)計(jì) 的復(fù)雜性、減少電路的面積和制備成本的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體 管及其制造方法。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是 一種增強(qiáng)型碳化硅金屬半 導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其包括襯底、位于襯底上的n型外延層，在n型外延層中 形成的隔離區(qū)，在隔離區(qū)兩側(cè)的n型外延層上形成的歐姆4妄觸，分別為源區(qū)和 漏區(qū)，在隔離區(qū)上形成的肖特基接觸。
本發(fā)明進(jìn)一步還包括位于n型外延層上與n型外延層材料相同、摻雜濃度 不同的蓋帽層，所述蓋帽層為分布在隔離區(qū)、歐姆接觸之外的n型外延層上。
所述襯底為碳化硅襯底或者硅襯底，其中碳化硅襯底是4H、 6H、 3C或15R 碳化硅晶型中的一種。
所述隔離區(qū)的寬度為0. Oliam到兩歐姆接觸之間的距離，深度為從n型外延層開(kāi)始直至穿通n型外延層或者部分穿通n型外延層。
所述隔離區(qū)為導(dǎo)電載流子濃度水平為1 x 10"cirf3—1 x 102°cm-4々p型隔離區(qū)
或者本征外延層隔離區(qū)。
所述歐姆接觸直接位于n型外延層上或者位于在n型外延層上生成的n +區(qū)
域上或者形成在蓋帽層上。
所述肖特基接觸包括直接與隔離區(qū)接觸的第一柵極層，其材料為鈦或者鉻。 所述肖特基接觸進(jìn)一步包括第 一柵極層的覆蓋層，該覆蓋層為鉑層和金層。 所述肖特基接觸直接位于隔離區(qū)上或者位于在隔離區(qū)上生成的凹槽上。 本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于還包括緩沖層，緩沖層位于襯底和n型外延層之間。 所述緩沖層為未摻雜的碳化硅緩沖層、n型導(dǎo)電性的碳化硅緩沖層、p型導(dǎo)
電性的碳化硅緩沖層中的一種。
所述p型導(dǎo)電性的碳化硅緩沖層具有1 x 1015ciir3—l x 1019cm—3的載流子濃
度，其為單層外延層或者兩層外延層，兩層外延層分別為第一 p型外延層和第
二 p型外延層，其中第一 p型外延層的摻雜濃度高于第二 p型外延層的摻雜濃
度或者第二 p型外延層的摻雜濃度高于第一 p型外延層的摻雜濃度。
一種增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其步驟如下
1) 在襯底上生長(zhǎng)n型外延層，
2) 在n型外延層中生成隔離區(qū)，
3) 在隔離區(qū)兩側(cè)的n型外延層上形成歐姆接觸，
4) 在隔離區(qū)上形成肖特基^f妄觸。
本方法改進(jìn)在于步驟1)中在生長(zhǎng)n型外延層之前先在襯底上生長(zhǎng)緩沖層， n型外延層生長(zhǎng)在緩沖層上。
進(jìn)一步改進(jìn)在于在步驟1)的最后改變摻雜濃度在n型外延層上生長(zhǎng)蓋帽層。
所述步驟2)中隔離區(qū)生成方法為離子注入方法或者二次外延方法。 其離子注入方法包括以下步驟① 在n型外延層中注入雜質(zhì)離子，形成補(bǔ)償摻雜，其中離子為鋁離子或者 硼離子，
② 進(jìn)行高溫退火。 其二次外延方法包括以下步驟
① 在n型外延層上形成凹槽，
② 在凹槽上生成二次外延層，其厚度為凹槽厚度，
③ 去除凹槽以外的二次外延層，完成隔離區(qū)。 所述二次外延層材料為硅、二氧化硅、多晶硅、碳化硅中的一種。 所述步驟3)中歐姆接觸直接形成在n型外延層上或者采用以下步驟形成
① 在n型外延層中采用離子注入方法形成n +區(qū)域，
② 在n +區(qū)域上形成歐姆^l妾觸。
所述步驟4)中肖特基接觸直接形成在隔離區(qū)上或者采用以下步驟形成
① 在隔離區(qū)上生成凹槽，
② 在凹槽上形成肖特基歐姆接觸。
所述凹槽采用感應(yīng)耦合等離子方法通過(guò)一次刻蝕只生成第三凹槽或者兩次 刻蝕生成第三、第四凹槽，第三凹槽進(jìn)入隔離區(qū)的深度為20nm—120nm，第四凹 槽在第三凹槽的彭出上進(jìn)入隔離區(qū)的深度為20nm—120nm。
采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于采用本發(fā)明提供的方法制造的 增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管應(yīng)用在在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，增強(qiáng)型和耗 盡型器件相結(jié)合會(huì)大大簡(jiǎn)化了邏輯電路的設(shè)計(jì)，使原來(lái)由單純的耗盡型器件設(shè) 計(jì)的數(shù)字電路筒單化。同時(shí)在數(shù)字電路中，增強(qiáng)型(E-Mode )和耗盡型(D-Mode ) SiC MESFET相結(jié)合，可以集成為直接耦合型場(chǎng)效應(yīng)晶體管邏輯(DCFL)電路， 這些單片集成的增強(qiáng)/耗盡型(E/D Mode) SiC MESFET邏輯單元也可以用在混 和信號(hào)電路和直流-直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換電路上，在反相器、環(huán)形振蕩器的設(shè)計(jì) 中，增強(qiáng)型與耗盡型SiC MESFET的結(jié)合使用使電路設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單。


圖1是采用本發(fā)明方法制作的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的實(shí)
施例l的結(jié)構(gòu)示意圖2是采用本發(fā)明方法制作的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的實(shí) 施例2的結(jié)構(gòu)示意圖3是采用本發(fā)明方法制作的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的實(shí) 施例3的結(jié)構(gòu)示意圖4是采用本發(fā)明方法制作的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的實(shí) 施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述
本發(fā)明提供了一種增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制造方法， 其中增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)包括襯底1、在襯底1上生成 的n型外延層、在n型外延層中形成的隔離區(qū)、隔離區(qū)上的肖特基接觸、n型外 延層上隔離區(qū)兩側(cè)的歐姆接觸，兩歐姆接觸分別為源區(qū)接觸和漏區(qū)接觸。
以上為增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的基本結(jié)構(gòu)，為了使器件性 能更好，更適于產(chǎn)品成品化，在襯底和n型外延層之間還設(shè)有緩沖層，在n型 外延層上面還有蓋帽層。為了提高器件性能，生成歐姆接觸前，在n型外延層 中先形成n +區(qū)域，歐姆接觸形成在n +區(qū)域上，歐姆"l妄觸還可以直接形成在蓋 帽層上。肖特基接觸生長(zhǎng)在隔離區(qū)上，隔離區(qū)寬度為0. Oljum到兩歐姆接觸之 間的距離，深度為從n型外延層開(kāi)始直至穿通n型外延層或者部分穿通n型外 延層，肖特基接觸可以直接生成在隔離區(qū)上，也可以先在隔離區(qū)上刻蝕凹槽， 將肖特基接觸生成在凹槽上。
本發(fā)明制造增強(qiáng)型-友化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法釆用以下步驟
1) 在村底上生長(zhǎng)n型外延層，
2) 在n型外延層中生成隔離區(qū)，
3) 在隔離區(qū)兩側(cè)的n型外延層上形成歐姆接觸，4)在隔離區(qū)上形成肖特基"f妄觸。
上述增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管及制造方法只進(jìn)行概括性的描 述，以下就具體實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。 實(shí)施例1
首先在襯底1上生長(zhǎng)p型導(dǎo)電性的碳化硅緩沖層2，接著在緩沖層2上生長(zhǎng) n型外延層3，然后在n型外延層3中形成隔離區(qū)4,再在隔離區(qū)4兩側(cè)的n型 外延層3上形成歐姆接觸5、 6，最后在隔離區(qū)4上生成肖特基接觸7，生成的 器件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
上述緩沖層2可以沒(méi)有， 一般情況下，為了提高器件性能，通常均設(shè)置緩 沖層。本實(shí)施例中緩沖層分兩次生成，分別為第一 p型外延層和第二 p型外延 層，具有1 x 1015cm-3—l x 10"cm-3的載流子濃度，其中第一p型外延層的摻雜濃 度高于第二 P型外延層的摻雜濃度或者第二 P型外延層的摻雜濃度高于第一 p 型外延層的摻雜濃度，當(dāng)然，該緩沖層還可以是單層的，還可以是未摻雜的碳 化硅緩沖層或非常低摻雜的n型導(dǎo)電性的碳化硅緩沖層。
上述在n型外延層3中形成的隔離區(qū)4橫向長(zhǎng)度擴(kuò)展至約為0. Olum到兩歐 姆接觸5、 6之間距離的長(zhǎng)度，隔離區(qū)的深度可以是從n型外延層3開(kāi)始直至穿 通外n型延層3或者是部分穿通外延層3,肖特基接觸7直接形成在隔離區(qū)4上。
隔離區(qū)4可以是p型隔離區(qū)或者本征外延層隔離區(qū)，其導(dǎo)電載流子濃度水 平約為1 x 1(Pcn^到約1 x 102°cm—3?？梢圆捎秒x子注入方法形成，還可以采用二 次外延的方法形成。采用離子注入方法時(shí)，選取鋁(Al)離子或者硼(B)離子 注入n型外延層中，形成補(bǔ)償摻雜，隨后進(jìn)行高溫退火即可形成p型高阻隔離 區(qū)，采用二次外延的方法時(shí)，其形成的步驟包括①在n型外延層3上形成凹 槽，凹槽橫向長(zhǎng)度約為隔離區(qū)長(zhǎng)度，凹槽的深度可以是從n型外延層3開(kāi)始直 至穿通外延層3，或者它可以是部分穿通外延層3。②進(jìn)行二次外延，其二次外 延層厚度約為凹槽厚度，③去除凹槽以外的二次外延層，形成p型隔離區(qū)或者 本征外延層隔離區(qū)。上述歐姆接觸5、 6直接在n型外延層上形成，以提供源區(qū)接觸和漏區(qū)接觸。 肖特基接觸直接在隔離區(qū)4上形成，所述肖特基接觸包括直接與隔離區(qū)接觸的 第一柵極層，其材料為鈦或者鉻。肖特基接觸進(jìn)一步還包括第一柵極層的覆蓋 層，該覆蓋層為鉑層和金層。
上述襯底為碳化石圭襯底或者硅村底，其中石灰化石圭村底是4H、 6H、 3C或15R 碳化硅晶型中的一種。
上述外延層和以二次外延方法生成的隔離區(qū)，可以通過(guò)化學(xué)汽相淀積(CVD ) 或者分子束外延(MBE)或者f茲控濺射方法形成。
實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于在生成歐姆接觸5、 6之前，先在隔 離區(qū)4兩側(cè)的n型外延層3中形成n+區(qū)域9，即n+阱區(qū)，然后在n +阱區(qū)上 形成歐姆"l妄觸5、 6，生成的器件結(jié)構(gòu)如圖2所示。
上述n +區(qū)域的生成采用離子注入方法生成，將離子注入n型外延層上要生 成源區(qū)接觸和漏區(qū)接觸的區(qū)域，隨后進(jìn)行高溫退火，即可形成n+區(qū)域9，其中 注入的離子可以是磷(P)或氮(N)離子，本實(shí)施例優(yōu)選用磷(P)離子。
實(shí)施例3
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于在生成歐姆接觸5、 6之前，先在隔 離區(qū)4兩側(cè)的n型外延層3中形成n十區(qū)域，即n +阱區(qū)，然后在n +阱區(qū)上生 成歐姆接觸5、 6,在生成肖特基接觸之前，先在隔離區(qū)上刻蝕凹槽，再在凹槽 中生成肖特基^^妾觸，生成的器件結(jié)構(gòu)如圖3所示。
上述11+區(qū)域的生成采用離子注入方法生成，將離子注入n型外延層上要生 成源區(qū)接觸和漏區(qū)接觸的區(qū)域，隨后進(jìn)行高溫退火，即可形成n+區(qū)域，其中注 入的離子可以是磷(P)或氮(N)離子，本實(shí)施例優(yōu)選用磷(P)離子。上述生 成的肖特基接觸為蘑菇狀柵極接觸。生長(zhǎng)在凹槽上，所述凹槽采用感應(yīng)耦合等 離子方法刻蝕生成。
實(shí)施例4本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于首先在n型外延層上生長(zhǎng)蓋帽層， 該蓋帽層和n型外延層為同一材料，只是摻雜物濃度不同，可以在單一步驟中 生成(生成一定厚度的n型外延層后，改變摻雜物濃度，接著生成蓋帽層)，在 生成隔離區(qū)之前，首先刻蝕穿通蓋帽層8，形成第一凹槽，然后實(shí)施第二刻蝕以 便刻蝕穿通或部分穿通第二外延層3，形成第二凹槽，其中第一凹槽的深度可以 是從蓋帽層8開(kāi)始直至穿通蓋帽層8或者是部分的穿通蓋帽層8,第二凹槽的深 度可以是從第二外延層3開(kāi)始直至穿通第二外延層3或者是部分的穿通第二外 延層3。最后采用二次外延方法成隔離區(qū)4。歐姆接觸5、 6直接形成在蓋帽層 上，在生成肖特基接觸之前，先在隔離區(qū)上刻蝕形成第三凹槽，在第三凹槽中 繼續(xù)刻蝕，形成第四凹槽；其第三凹槽進(jìn)入隔離區(qū)4的的深度從大約20nm到大 約120nm,第四凹槽在第三凹槽的基礎(chǔ)上進(jìn)入隔離區(qū)4的深度從大約為20nm到 大約120nm;最后在凹槽中生成肖特基接觸，生成的器件結(jié)構(gòu)如圖4所示。
上述蓋帽層的生成采用常用的外延層生長(zhǎng)方式即可；上述生成的肖特基接 觸為蘑菇狀柵極。生長(zhǎng)在凹槽上，所述凹槽采用感應(yīng)耦合等離子方法刻蝕生成。
上述蓋帽層8摻雜為n型摻雜，其摻雜范圍是ND =約1 x 1015cm-3到約1 x 1020cm-3,厚度為大約lnm到1000nm。
另外，歐姆接觸的源區(qū)接觸可以形成到緩沖層，以便允許緩沖層接地。可 以先在p型緩沖層中形成p+阱區(qū)，在p+阱區(qū)上形成歐姆接觸(源區(qū)接觸)。
權(quán)利要求
1、一種增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于包括襯底(1)、位于襯底(1)上的n型外延層(3)，在n型外延層(3)中形成的隔離區(qū)(4)，在隔離區(qū)(4)兩側(cè)的n型外延層(3)上形成的歐姆接觸(5)、(6)，分別為源區(qū)和漏區(qū)，在隔離區(qū)(4)上形成的肖特基接觸(7)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征 在于還包括位于n型外延層上與n型外延層材料相同、摻雜濃度不同的蓋帽層(8),所述蓋帽層(8)為分布在隔離區(qū)、歐姆接觸之外的n型外延層上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征 在于所述襯底(1)為碳化硅襯底或者硅襯底，其中碳化硅村底是4H、 6H、 3C 或15R碳化硅晶型中的一種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其 特征在于所述隔離區(qū)(4)的寬度為0. Oljam到兩歐姆接觸之間的距離，深度為 從n型外延層開(kāi)始直至穿通n型外延層或者部分穿通n型外延層。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征 在于所述隔離區(qū)(4)為導(dǎo)電載流子濃度水平為1 x 1015cm-3—1 x 1020cm-3的p 型隔離區(qū)或者本征外延層隔離區(qū)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征 在于所述歐姆接觸直接位于n型外延層上或者位于在n型外延層上生成的n +區(qū) 域(9 )上或者形成在蓋帽層(8 )上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征 在于所述肖特基接觸(7)包括直接與隔離區(qū)接觸的第一柵極層，其材料為鈦或 者鉻。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征 在于所述肖特基接觸進(jìn)一步包括第一柵極層的覆蓋層，該覆蓋層為鉑層和金層。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l、 7或8所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管， 其特征在于所述肖特基接觸直接位于隔離區(qū)上或者位于在隔離區(qū)上生成的凹槽 上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特 征在于還包括緩沖層(2 ),緩沖層位于襯底(1)和n型外延層(3 )之間。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1 0所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特 征在于所述緩沖層為未摻雜的碳化硅緩沖層、n型導(dǎo)電性的碳化硅緩沖層、p型 導(dǎo)電性的碳化硅緩沖層中的一種。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特 征在于所述p型導(dǎo)電性的碳化硅緩沖層具有1 x 1015cm-3—1 x 1019cm-3的載流 子濃度，其為單層外延層或者兩層外延層，兩層外延層分別為第一 p型外延層 和第二 p型外延層，其中第一 p型外延層的摻雜濃度高于第二 p型外延層的摻 雜濃度或者第二 P型外延層的摻雜濃度高于第一 P型外延層的摻雜濃度。
13、 一種增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其步驟如下1) 在村底上生長(zhǎng)n型外延層，2) 在n型外延層中生成隔離區(qū)，3) 在隔離區(qū)兩側(cè)的n型外延層上形成歐姆接觸，4) 在隔離區(qū)上形成肖特基接觸。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造 方法，其特征在于步驟1)中在生長(zhǎng)n型外延層之前先在襯底上生長(zhǎng)緩沖層，n 型外延層生長(zhǎng)在緩沖層上。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造 方法，其特征在于在步驟l)的最后改變摻雜濃度在n型外延層上生長(zhǎng)蓋帽層。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造 方法，其特征在于步驟2)中隔離區(qū)生成方法為離子注入方法或者二次外延方法。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于離子注入方法包括以下步驟① 在n型外延層中注入雜質(zhì)離子，形成補(bǔ)償摻雜，其中離子為鋁離子或者 硼離子，② 進(jìn)行高溫退火。
18、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造 方法，其特征在于二次外延方法包括以下步驟① 在n型外延層上形成凹槽，② 在凹槽上生成二次外延層，其厚度為凹槽厚度，③ 去除凹槽以外的二次外延層，完成隔離區(qū)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造 方法，其特征在于所述二次外延層材料為硅、二氧化硅、多晶硅、碳化硅中的 一種。
20、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造 方法，其特征在于步驟3)中歐姆接觸直接形成在n型外延層上或者采用以下步 驟形成① 在n型外延層中采用離子注入方法形成n +區(qū)域，② 在n +區(qū)域上形成歐姆接觸。
21、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造 方法，其特征在于步驟4)中肖特基接觸直接形成在隔離區(qū)上或者釆用以下步驟 形成① 在隔離區(qū)上形成凹槽，② 在凹槽上形成肖特基歐姆接觸。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造 方法，其特征在于所述凹槽采用感應(yīng)耦合等離子方法通過(guò)一次刻蝕只生成第三 凹槽或者兩次刻蝕生成第三、第四凹槽，第三凹槽進(jìn)入隔離區(qū)的深度為20nm— 120nm,第四凹槽在第三凹槽的基礎(chǔ)上進(jìn)入隔離區(qū)的深度為20nm—120nm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制造方法，本發(fā)明首先在襯底上生長(zhǎng)p型導(dǎo)電性的碳化硅緩沖層，接著在緩沖層上生長(zhǎng)n型外延層，然后在n型外延層中形成隔離區(qū)，再在隔離區(qū)兩側(cè)的n型外延層上生成歐姆接觸，最后在隔離區(qū)上生成肖特基接觸，本發(fā)明應(yīng)用在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，會(huì)大大簡(jiǎn)化了邏輯電路的設(shè)計(jì)，同時(shí)在數(shù)字電路中，增強(qiáng)型(E-Mode)和耗盡型(D-Mode)碳化硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管相結(jié)合，可以集成為直接耦合型場(chǎng)效應(yīng)晶體管邏輯(DCFL)電路，增強(qiáng)型碳化硅金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的應(yīng)用可消除負(fù)偏壓的電路設(shè)計(jì)，使得電路簡(jiǎn)單化，減少了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、減少電路的面積和制備的成本。
文檔編號(hào)H01L21/338GK101556969SQ200910074410
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月21日
發(fā)明者馮志宏, 佳 李 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所