本發(fā)明屬于碳化硅器件，特別是涉及一種碳化硅器件及其制造方法。

背景技術：

1、碳化硅材料作為第三代寬禁帶半導體材料的代表之一，具有禁帶寬度大、臨界擊穿電場高、熱導率高和電子飽和漂移速度高等特點，在大功率、高溫及高頻電力電子領域具有廣闊的應用前景。平面型碳化硅器件的遷移率較低，并且寄生的結型場效應晶體管(junction?field-effect?transistor，jfet)電阻造成碳化硅器件的導通電阻上升，使得芯片面積較大。溝槽型碳化硅器件消除了平面型碳化硅器件中寄生的jfet電阻，減小了元胞尺寸，使得電流密度顯著提高，因此溝槽型碳化硅器件逐步取代平面型碳化硅器件成為主流。碳化硅器件通常采用二氧化硅作為柵介質層材料，由于碳化硅的介電常數約是二氧化硅的2.5倍，在碳化硅器件處于阻斷狀態(tài)時柵介質層承受了約2.5倍的漂移層電場。在溝槽型碳化硅器件中，柵溝槽底部拐角處的電場分布集中，使得柵溝槽底部拐角處的柵介質層更容易在碳化硅器件發(fā)生雪崩擊穿前被擊穿，從而影響了碳化硅器件的耐壓，從而影響器件的可靠性和穩(wěn)定性。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種碳化硅器件及其制造方法，以提高碳化硅器件的耐壓并降低碳化硅器件的導通電阻。

2、本發(fā)明實施例提供的一種碳化硅器件，包括：

3、n型碳化硅襯底；

4、位于所述n型碳化硅襯底上的n型碳化硅層；

5、位于所述n型碳化硅層內的若干個柵溝槽；

6、位于所述n型碳化硅層內且位于所述柵溝槽兩側的p型體區(qū)，所述p型體區(qū)包括第一p型體區(qū)以及位于所述第一p型體區(qū)與所述柵溝槽之間的第二p型體區(qū)，所述第二p型體區(qū)的深度小于所述第一p型體區(qū)的深度，所述柵溝槽的深度小于所述第一p型體區(qū)的深度且大于所述第二p型體區(qū)的深度；

7、位于所述p型體區(qū)內的n型源區(qū)和電流溝道區(qū)，所述電流溝道區(qū)包括水平溝道區(qū)和垂直溝道區(qū)；

8、位于所述柵溝槽內的兩個柵極，兩個所述柵極分別位于所述柵溝槽的兩個側壁處并延伸至所述水平溝道區(qū)之上，所述柵極通過柵極絕緣層與所述n型碳化硅層絕緣隔離，所述柵極通過柵極電壓控制所述電流溝道區(qū)的開啟和關斷。

9、可選的，所述柵溝槽底部處的所述柵極絕緣層的厚度大于所述柵溝槽側壁處的所述柵極絕緣層的厚度。

10、可選的，所述n型源區(qū)位于所述第一p型體區(qū)內，所述水平溝道區(qū)位于所述第二p型體區(qū)內。

11、可選的，所述n型源區(qū)位于所述第一p型體區(qū)內，所述水平溝道區(qū)位于所述第二p型體區(qū)內并延伸至所述第一p型體區(qū)內。

12、可選的，所述n型源區(qū)位于所述第一p型體區(qū)內并延伸至所述第二p型體區(qū)內，所述水平溝道區(qū)位于所述第二p型體區(qū)內。

13、可選的，本發(fā)明的碳化硅器件還包括位于所述第一p型體區(qū)內的p型體區(qū)接觸區(qū)。

14、可選的，本發(fā)明的碳化硅器件還包括位于所述n型碳化硅層內且位于所述柵溝槽下方的n型摻雜區(qū)，所述n型摻雜區(qū)與同一所述柵溝槽內的兩個所述柵極之間的間隙交疊。

15、本發(fā)明實施列還提供了一種碳化硅器件的制造方法，包括：

16、在提供的n型碳化硅襯底上形成n型碳化硅層；

17、在所述n型碳化硅層上形成第一絕緣層；

18、刻蝕所述第一絕緣層將所述n型碳化硅層暴露出來；

19、以所述第一絕緣層為掩膜進行垂直的p型離子注入，在所述n型碳化硅層內形成第一p型體區(qū)；

20、以所述第一絕緣層為掩膜進行傾斜的p型離子注入，在所述n型碳化硅層內形成位于所述第一p型體區(qū)一側的第二p型體區(qū)；

21、以所述第一絕緣層為掩膜進行傾斜的p型離子注入，在所述n型碳化硅層內形成位于所述第一p型體區(qū)另一側的第二p型體區(qū)，所述第一p型體區(qū)和所述第二p型體區(qū)形成碳化硅器件的p型體區(qū)；

22、進行n型離子注入，在所述p型體區(qū)內形成n型源區(qū)；

23、對所述n型碳化硅層進行刻蝕，在所述n型碳化硅層內形成柵溝槽；

24、在所述柵溝槽的表面及所述n型碳化硅層的表面形成柵極絕緣層；

25、形成第一導電層，并對所述第一導電層進行刻蝕形成兩個柵極，兩個所述柵極分別位于所述柵溝槽內的兩個側壁處并延伸至所述p型體區(qū)的內的電流溝道區(qū)之上。

26、可選的，本發(fā)明的碳化硅器件的制造方法，還包括：通過同一所述柵溝槽內兩個所述柵極之間的間隙對所述n型碳化硅層進行n型離子注入，在所述n型碳化硅層內形成位于所述柵溝槽下方的n型摻雜區(qū)。

27、可選的，本發(fā)明的碳化硅器件的制造方法，還包括：在形成所述n型源區(qū)前，先進行p型離子注入，在所述p型體區(qū)內形成p型體區(qū)接觸區(qū)。

28、本發(fā)明的碳化硅器件的電流溝道區(qū)包括頂部的水平溝道區(qū)和側壁的垂直溝道區(qū)，克服了平面型碳化硅器件的遷移率較低的問題。本發(fā)明還采用淺的柵溝槽結構，不僅可以緩解寄生的jfet效應，還可以降低導通電阻，同時，柵溝槽的深度較淺，可以使得柵溝槽的底部氧化層處的電場降低，不容易被擊穿，從而提高碳化硅器件的可靠性和穩(wěn)定性。

技術特征：

1.一種碳化硅器件，其特征在于，包括：

2.如權利要求1所述的碳化硅器件，其特征在于，所述柵溝槽底部處的所述柵極絕緣層的厚度大于所述柵溝槽側壁處的所述柵極絕緣層的厚度。

3.如權利要求1所述的碳化硅器件，其特征在于，所述n型源區(qū)位于所述第一p型體區(qū)內，所述水平溝道區(qū)位于所述第二p型體區(qū)內。

4.如權利要求1所述的碳化硅器件，其特征在于，所述n型源區(qū)位于所述第一p型體區(qū)內，所述水平溝道區(qū)位于所述第二p型體區(qū)內并延伸至所述第一p型體區(qū)內。

5.如權利要求1所述的碳化硅器件，其特征在于，所述n型源區(qū)位于所述第一p型體區(qū)內并延伸至所述第二p型體區(qū)內，所述水平溝道區(qū)位于所述第二p型體區(qū)內。

6.如權利要求1所述的碳化硅器件，其特征在于，還包括位于所述第一p型體區(qū)內的p型體區(qū)接觸區(qū)。

7.如權利要求1所述的碳化硅器件，其特征在于，還包括位于所述n型碳化硅層內且位于所述柵溝槽下方的n型摻雜區(qū)，所述n型摻雜區(qū)與同一所述柵溝槽內的兩個所述柵極之間的間隙交疊。

8.一種碳化硅器件的制造方法，其特征在于，包括：

9.如權利要求8所述的碳化硅器件的制造方法，其特征在于，還包括：通過同一所述柵溝槽內兩個所述柵極之間的間隙對所述n型碳化硅層進行n型離子注入，在所述n型碳化硅層內形成位于所述柵溝槽下方的n型摻雜區(qū)。

10.如權利要求8所述的碳化硅器件的制造方法，其特征在于，還包括：在形成所述n型源區(qū)前，先進行p型離子注入，在所述p型體區(qū)內形成p型體區(qū)接觸區(qū)。

技術總結
本發(fā)明實施例提供的一種碳化硅器件，包括：n型碳化硅層；位于所述n型碳化硅層內的若干個柵溝槽；位于所述n型碳化硅層內且位于所述柵溝槽兩側的p型體區(qū)，所述p型體區(qū)包括第一p型體區(qū)以及位于所述第一p型體區(qū)與所述柵溝槽之間的第二p型體區(qū)，所述第二p型體區(qū)的深度小于所述第一p型體區(qū)的深度，所述柵溝槽的深度小于所述第一p型體區(qū)的深度且大于所述第二p型體區(qū)的深度；位于所述p型體區(qū)內的n型源區(qū)和電流溝道區(qū)，所述電流溝道區(qū)包括水平溝道區(qū)和垂直溝道區(qū)；位于所述柵溝槽內的兩個柵極，兩個所述柵極分別位于所述柵溝槽的兩個側壁處并延伸至所述水平溝道區(qū)之上，所述柵極通過柵極電壓控制所述電流溝道區(qū)的開啟和關斷。

技術研發(fā)人員：王鵬飛,范讓萱,劉磊,繆進征
受保護的技術使用者：蘇州東微半導體股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19