本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，具體涉及一種雙溝道非對(duì)稱溝槽型碳化硅mos器件及制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著手機(jī)快充，國(guó)產(chǎn)新能源汽車和無(wú)刷電機(jī)的興起，中高壓mosfet的需求越來(lái)越大，中壓功率器件開(kāi)始蓬勃發(fā)展。非對(duì)稱溝槽碳化硅mos器件作為中高壓mosfet的代表之一，被作為開(kāi)關(guān)器件廣泛應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、逆變器系統(tǒng)及電源管理系統(tǒng)，是核心功率控制部件，其比導(dǎo)通電阻是十分重要的參數(shù)。非對(duì)稱溝槽型碳化硅mos器件相比于普通溝槽碳化硅mos器件，增加了p+阱區(qū)，有效緩解了溝槽底部電場(chǎng)集中效應(yīng)，提高了器件耐壓水平，并且由于p+阱區(qū)半包裹柵極，使得柵極和漏極的接觸面減小，具有較小的米勒電容，降低了開(kāi)關(guān)損耗，提高了器件的開(kāi)關(guān)速度。

2、然而非對(duì)稱溝槽型碳化硅mos器件只存在一條電流導(dǎo)通路徑，導(dǎo)通電阻較大，且溝槽柵氧化層拐角處的電場(chǎng)較大，降低了器件柵氧的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種雙溝道非對(duì)稱的分離柵溝槽型碳化硅mos器件及制備方法，該mos器件新增p+阱區(qū)包裹住溝槽底部，形成pn結(jié)分擔(dān)溝槽拐角處電；用csl層替代溝槽右側(cè)部分p+阱區(qū)，形成第二條電流通路，降低了器件比導(dǎo)通電阻，提高器件通流能力。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種雙溝道非對(duì)稱溝槽型碳化硅mos器件的制備方法，包括：

4、s1，制備sic襯底和sic緩沖層，在所述sic襯底上形成外延層，以及在所述外延層表面形成漂移層、電流擴(kuò)展層和對(duì)稱的兩個(gè)p+阱區(qū)；

5、s2，在經(jīng)s1處理的外延層表面繼續(xù)生長(zhǎng)外延層，在所述外延層表面進(jìn)行離子注入形成p-?base區(qū)、?n-plus區(qū)和間隔分布的p-plus區(qū)；

6、s3，在經(jīng)s2處理后的外延層表面進(jìn)行刻蝕，在所述p+阱區(qū)上方形成溝槽，且刻蝕后，使所述p+阱區(qū)被刻蝕形成l形；

7、s4，在所述溝槽內(nèi)進(jìn)行氧化物和多晶硅沉積，形成l形分離柵和柱狀分離柵；

8、s5，在所述溝槽內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行氧化物和多晶硅沉積，形成柵極；

9、s6，在所述p-plus區(qū)上表面中心處，對(duì)稱刻蝕部分氧化層，形成源溝槽；

10、s7，生成源極和漏極。

11、優(yōu)選的，所述s1具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括：

12、選取n型摻雜的4h-sic襯底和n型摻雜的4h-sic緩沖層，通過(guò)mocvd同質(zhì)外延方法在所述4h-sic襯底上生長(zhǎng)n型摻雜的4h-sic漂移層；

13、在所述漂移層上表面使用高能離子注入形成電流擴(kuò)展層；

14、對(duì)漂移層進(jìn)行清洗、涂膠、光刻和顯影處理后，從所述電流擴(kuò)展層上表面的中心處，以間距為0.4?um進(jìn)行左右對(duì)稱的高能離子注入，在所述電流擴(kuò)展層內(nèi)形成左右對(duì)稱的兩個(gè)p+阱區(qū)；

15、再次生成電流擴(kuò)展層；

16、所述4h-sic襯底的摻雜元素為氮元素或磷元素，摻雜濃度為1×1018～1×1020cm-3，厚度為10-12um，寬度為2-6um；

17、所述4h-sic緩沖層的摻雜元素為氮元素或磷元素，摻雜濃度為1×1017～1×1020cm-3，厚度為1-5um，寬度為2-6um；

18、所述漂移層的摻雜元素為氮元素或磷元素，摻雜濃度為1×1015～1×1016cm-3，厚度為6-15um，寬度為2-6um；

19、所述電流擴(kuò)展層的摻雜元素為鋁元素，摻雜濃度為1×1015～1×1017cm-3，厚度為0.2-4um，寬度為2-6um；

20、所述p+阱區(qū)的摻雜元素為鋁元素或硼元素，摻雜濃度為1×1017～1×1019cm-3，每個(gè)p+阱區(qū)的厚度為0.1-1um，寬度為0.2-1um；

21、再次生成電流擴(kuò)展層的摻雜元素為鋁元素，摻雜濃度為1×1015～1×1017cm-3，厚度為0.2-4um，寬度為2-6um。

22、優(yōu)選的，所述s2具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括：

23、通過(guò)沉積sic的方法在經(jīng)s1處理后的外延層表面繼續(xù)生長(zhǎng)外延層；

24、在所述外延層表面通過(guò)p型離子注入并退火，在電流擴(kuò)展層上方形成p-?base區(qū)；

25、在所述外延層表面通過(guò)n型離子注入，在所述p-?base區(qū)上方形成等寬的n-plus區(qū)；

26、在所述n-plus區(qū)表面以p+阱區(qū)為中心對(duì)稱，間距為1.6um進(jìn)行對(duì)稱高能離子注入，形成間隔分布的p-plus區(qū)，且所述p-plus區(qū)厚度大于所述n-plus區(qū)厚度；

27、繼續(xù)生長(zhǎng)的所述外延層的摻雜元素為氮元素或磷元素，摻雜濃度為1×1015～1×1016cm-3，厚度為0.6-2um，寬度為2-6um；

28、所述p-?base區(qū)為p型摻雜，摻雜元素為鋁元素或硼元素，摻雜濃度為1?×1017～1×1020cm-3，厚度為0.2-1um，寬度為1-4um；

29、所述n-plus區(qū)為n型摻雜，摻雜元素為氮元素或磷元素，摻雜濃度為1?×1018～1×1020cm-3，厚度為0.2-1um，寬度為1-4um；

30、所述p-plus區(qū)為p型摻雜，摻雜元素為鋁元素或硼元素，每個(gè)p-plus區(qū)的摻雜濃度為1?×1018～1×1020cm-3，厚度為0.2-1um，寬度為0.4-2um。

31、優(yōu)選的，所述s3具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括：

32、將經(jīng)s2處理后的外延層進(jìn)行清洗、涂膠、光刻和顯影，對(duì)不需要刻蝕的p-plus區(qū)和n-plus區(qū)使用光刻膠進(jìn)行保護(hù)，在所述外延層上進(jìn)行刻蝕形成溝槽；

33、所述溝槽刻蝕深度不超過(guò)p+阱區(qū)，所述溝槽位于p+阱區(qū)上方，寬度比所述p+阱區(qū)?。凰鰷喜圩髠?cè)與所述p+阱區(qū)的左側(cè)對(duì)齊，使p+阱區(qū)被刻蝕形成l形；

34、所述溝槽寬度為0.5-2um，厚度為2-3um。

35、優(yōu)選的，所述s4具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括：

36、將經(jīng)s3處理后的外延層進(jìn)行清洗、涂膠、光刻和顯影，對(duì)所述溝槽進(jìn)行氧化物沉積；其中溝槽底部沉積的氧化物厚度為0.05um-0.2um，溝槽側(cè)壁沉積的氧化物層厚度為0.05um-0.2um；

37、對(duì)沉積氧化物后的溝槽進(jìn)行多晶硅沉積，沉積厚度為0.5um-3um，寬度為0.3um-2um；

38、對(duì)溝槽左側(cè)多晶硅進(jìn)行刻蝕，刻蝕厚度為0.5um-1.4um，寬度為0.1um-0.5um，使剩余的多晶硅區(qū)域呈l形，形成l形分離柵；

39、刻蝕后，對(duì)溝槽底部和側(cè)壁進(jìn)行氧化層沉積，底部沉積的氧化物層厚度為0.05um-0.2um，側(cè)壁沉積的氧化物層厚度為0.05um-0.2um；

40、對(duì)沉積氧化物后的溝槽進(jìn)行多晶硅沉積形成柱狀分離柵，沉積厚度為0.5um-1um，寬度為0.2um-1um。

41、優(yōu)選的，所述s5具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括：

42、對(duì)經(jīng)s4處理后的溝槽繼續(xù)進(jìn)行氧化物沉積，底部沉積的氧化物層厚度為0.05um-0.2um，溝槽側(cè)壁沉積的氧化層厚度為0.05-0.2um；

43、對(duì)溝槽繼續(xù)進(jìn)行多晶硅沉積形成柵極，沉積厚度為0.6um-2um，且沉積后柵極上表面與n?plus區(qū)和p?plus區(qū)上表面齊平；

44、在所述柵極上方進(jìn)行氧化物沉積，使沉積的氧化層與外延層上表面平齊。

45、優(yōu)選的，所述s6具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括：

46、在所述p-plus區(qū)上表面中心處，對(duì)稱刻蝕部分氧化層，刻蝕厚度為0.2um-1um，寬度為0.1um-1um，形成源溝槽。

47、優(yōu)選的，所述s7具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括：

48、在外延層的頂部和源溝槽內(nèi)沉積金屬層，形成源極，沉積厚度為2um-4um；

49、在襯底底部外接金屬層形成漏極。

50、第二方面，本發(fā)明提供一種雙溝道非對(duì)稱溝槽型碳化硅mos器件，采用上述的雙溝道非對(duì)稱溝槽型碳化硅mos器件的制備方法制備而成。

51、本發(fā)明的有益效果為：

52、（1）、本發(fā)明提供一種雙溝道非對(duì)稱溝槽型碳化硅mos器件，該mos器件在溝槽內(nèi)部形成多層分離柵，多層分離柵包括：最上端的柵極1、下端左側(cè)的柱狀分離柵2和下端右側(cè)“l(fā)”形分離柵3，該結(jié)構(gòu)進(jìn)一步降低溝槽底部電場(chǎng)，提升器件柵氧可靠性。

53、（2）、本發(fā)明提供的雙溝道非對(duì)稱溝槽型碳化硅mos器件，將原來(lái)溝槽右側(cè)部分p+阱區(qū)用電流擴(kuò)展層來(lái)替代，形成第二條電流通路，降低了器件比導(dǎo)通電阻，提高器件通流能力。

54、（3）、本發(fā)明的雙溝道非對(duì)稱溝槽型碳化硅mos器件，加厚原柵右側(cè)與源極中間的氧化層厚度，降低柵源電容和防止柵極與源極發(fā)生穿通現(xiàn)象。

55、（4）、本發(fā)明的雙溝道非對(duì)稱溝槽型碳化硅mos器件，新增浮空p+阱區(qū)包裹住溝槽底部，形成pn結(jié)來(lái)分擔(dān)溝槽拐角處電場(chǎng)，提高器件柵氧可靠性。