碳化硅MOSFET器件及其制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113628973A(43)申请公布日2021.11.09(21)申请号202110897831.3(22)申请日2021.08.05(71)申请人杭州芯迈半导体技术有限公司地址310051浙江省杭州市滨江区西兴街道联慧街6号(72)发明人陈辉(74)专利代理机构北京成创同维知识产权代理有限公司11449代理人蔡纯张靖琳(51)Int.Cl.H01L21/336(2006.01)H01L29/78(2006.01)H01L21/265(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称碳化硅MOSFET器件及其制造方法(57)摘要公开了一种碳化硅MOSFET器件及其制造方法，方法包括：在衬底的第一表面上形成外延层；在外延层中形成源区；在外延层中形成体区；在外延层的第一表面上形成栅极结构，栅极结构包括栅介质层，栅极导体以及层间介质层；在层间介质层中形成开口以暴露源区的表面；以及形成源极接触，源极接触形成在层间介质层的表面上并且经由开口与源区相连接，其中，利用离子注入的倾角控制使得体区的横向延伸范围大于源区的横向延伸范围，使得体区位于源区的周边部分形成横向延伸的沟道，栅极导体的至少一部分位于沟道上方。本申请的碳化硅MOSFET器件的制造方法，通过调整体区的离子注入时的入射角度和入射能量，精确控制沟道的长度，从而实现短沟道和降低导通电阻。CN113628973ACN113628973A权利要求书1/2页1.一种碳化硅MOSFET器件的制造方法，包括：在第一掺杂类型的碳化硅衬底的第一表面上形成第一掺杂类型的外延层；在所述外延层中离子注入形成第一掺杂类型的源区；在所述外延层中离子注入形成第二掺杂类型的体区，所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型相反；在所述外延层的第一表面上形成栅极结构，所述栅极结构包括栅介质层，栅极导体以及层间介质层；在所述层间介质层中形成开口以暴露所述源区的表面；以及形成源极接触和漏极接触，所述源极接触形成在所述层间介质层的表面上并且经由所述开口与所述源区相连接，所述漏极接触形成在所述衬底的第二表面上，其中，在形成源区和体区时采用同一个掩模进行离子注入，并且利用离子注入的倾角控制使得所述体区的横向延伸范围大于所述源区的横向延伸范围，使得所述体区位于所述源区的周边部分形成横向延伸的沟道，所述栅极导体的至少一部分位于所述沟道上方。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在形成源区时的离子注入方向垂直于所述外延层的表面，在形成体区时的离子注入角度相对于所述外延层的表面倾斜。3.根据权利要求2所述的制造方法，其中，根据所述掩模厚度和所述沟道长度计算离子注入的倾角和能量。4.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述外延层中离子注入形成第二掺杂类型的体区和在所述外延层的第一表面上形成栅极结构的步骤之间，还包括：在所述外延层中离子注入形成第二掺杂类型的第一接触区和第二接触区，所述第二接触区位于所述第一接触区的上方，所述第一接触区到达所述体区，其中，所述开口还暴露所述第二接触区的表面，所述源极接触与所述第二接触相连接。5.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述外延层中离子注入形成第一掺杂类型的源区的步骤包括：在所述外延层的第一表面上形成第一阻挡层并在所述第一阻挡层中形成第一通孔；以所述第一阻挡层为掩膜对所述外延层进行离子注入形成第一掺杂类型的源区。6.根据权利要求5所述的制造方法，其中，在所述外延层中离子注入形成第二掺杂类型的体区的步骤包括：以所述第一阻挡层为掩膜，在所述外延层中采用倾斜的进行离子注入形成第二掺杂类型的体区；去除所述第二阻挡层。7.根据权利要求4所述的制造方法，其中，在所述外延层中离子注入形成第二掺杂类型的第一接触区和第二接触区的步骤包括：在所述外延层的第一表面上形成第二阻挡层并在所述第二阻挡层中形成第二通孔；以所述第二阻挡层为掩膜对所述外延层进行多次的离子注入形成第一接触区和第二接触区；去除所述第二阻挡层，其中，所述第一接触区位于所述第二接触区的下方，且所述第二接触区的掺杂浓度大于所述第一接触区的掺杂浓度。2CN113628973A权利要求书2/2页8.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述外延层的第一表面上形成栅极结构的步骤包括：在所述外延层的第一表面上形成栅介质层和栅极导体；去除所述第二接触区上方的栅极导体以及部分源区上方的栅极导体，在所述栅介质层和所述栅极导体上形成层间介质层。9.根据权利要求1所述的制造方法，其中，第一掺杂类型为N型掺杂，所述第二掺杂类型为P型掺杂。10.一种碳化硅MOSFET器件，包括：第一掺杂类型的碳化硅衬底；第一掺杂类型的外延层，所述外延层位于所述衬底的第一表面上；第二掺杂类型的体区，所述