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  • 外延沟道的SiCIEMOSFET器件及制备方法
外延沟道的SiCIEMOSFET器件及制备方法 授权有效中;
  • 专利(申请)号: CN201110171696.0
  • 专利类型: 发明;
  • 主分类: H电学;
  • 产业领域: 电子核心
  • 专利来源: 科研院所;
  • 申请日: 2011-06-23
  • 原始申请人: 西安电子科技大学
  • 当前专利权人: 陕西半导体先导技术中心有限公司
  • 交易方式: 转让; 许可;
  • 其他交易方式:
  • 参考价格(元): ¥面议
  • 联系方式: 远诺技术转移-薛老师15249297273

陕西半导体先导技术中心

陕西半导体先导技术中心成立于2017年5月,为适应国家产业发展战略需求,按企业化运营模式而成立的共性企业研发平台。主要致力于加快半导体前沿关键技术研发创新,推动以先进半导体器件和第三代半导体为核心的产业创新,服务于中国先进半导体的技术创新和成果转化。并建立半导体技术人才实习与培养的新一代体系,最终成为国家级半导体产业新技术和新工艺的推广转化基地。



摘要

【 中文摘要 】本发明公开了一种外延沟道的SiC IEMOSFET器件及制作方法,主要解决现有SiC IEMOSFET器件沟道电子迁移率低,导体电阻大的问题。本发明的器件包括栅极(1)、SiO2隔离介质(2)、源极(3)、源区N+接触(4)、P+接触(5)、P-外延层(7)、JFET区域(8)、P阱(9)、N-漂移层(10)、N+衬底(11)和漏极(12),其中:SiO2隔离介质(2)和JFET区域(8)之间设有一层厚度为0.1μm~0.2μm,氮离子掺杂浓度为3×1016cm-3的上外延沟道层(6′),使得器件在工作状态下的导电沟道远离SiO2和SiC界面,减少表面散射对电子迁移率的影响。本发明具有沟道电子迁移率高,导通电阻低,功耗低的优点,可用于开关稳压电源、汽车电子以及功率放大器领域。

【 英文摘要 】The invention discloses a SiC IEMOSFET (Implantation and Epitaxial Metal-Oxide -Semiconductor Field Effect Transistor) device with an epitaxy channel and a manufacturing method of the SiC IEMOSFET device, which mainly solve the problems of low channel electron mobility and high conductor resistance of the traditional SiC IEMOSFET device. The device disclosed by the invention comprises a grid electrode (1), a SiO2 insulating medium (2), a source electrode (3), a source region N<+> contact (4), a P<+> contact (5), a P<-> epitaxy layer (7), a JFET (Junction Field-effect Transistor) region (8), aP well (9), an N<-> drifting layer (10), an N<+> substrate (11) and a drain electrode (12), wherein an upper epitaxy channel layer (6') with the thickness of 0.1mum-0.2mum and the nitrogen ion dopingconcentration of 3*10<16>cm<-3> is arranged between the SiO2 insulating medium (2) and the JFET region (8) so that a conductive channel of the device in a working state is far away from SiO2 and SiCinterfaces and the impact of the surface scattering on the electron mobility is reduced. The SiC IEMOSFET device has the advantages of high channel electron mobility, low on-state resistance and low power dissipation and can be applied to fields such as switching mode voltage stabilizers, automotive electronics and power amplifiers.

技术摘要(来自于incoPat)

【 用途 】

交通运输机动车辆汽车
元器件放大器功率放大器
晶体管碳化硅型增强型mosfet
方法过程安装方法安装
电力动力电源开关稳压电源

【 技术功效 】

技术功效句从而抑制了离子注入工艺所带来的SiC和SiO2的接触界面粗糙、低电子迁移率、高导通电阻的一系列问题; 使得载流子迁移率大幅增大; 使得器件工作时的功耗降低; 使得SiC和SiO2的接触界面粗糙度降低; 工艺简单; 同时也降低了器件的导通电阻
技术功效短语抑制注入SiC接触界面; 迁移率增大; 功耗降低; 粗糙一系列问题; 界面降低; 工艺简单; 降低导通电阻
技术功效1级界面; 迁移率; 功耗; 粗糙; 复杂性; 电阻
技术功效2级界面降低; 迁移率提高; 功耗降低; 粗糙; 复杂性降低; 电阻降低
技术功效3级注入接触界面降低; 迁移率提高; 功耗降低; 系列问题粗糙; 界面降低; 工艺复杂性降低; 导通电阻降低
技术功效TRIZ参数19-能耗;36-系统的复杂性;

分类号

【技术分类】

主分类号

H01L29/78;

  • H 电学

  • H01

    电气元件

  • H01L

    不包括在H10类目中的半导体器件(使用半导体器件的测量入G01;一般电阻器入H01C;磁体、电感器、变压器入H01F;一般电容器入H01G;电解型器件入H01G9/00;电池组、蓄电池入H01M;波导管、谐振器或波导型线路入H01P;线路连接器、汇流器入H01R;受激发射器件入H01S;机电谐振器入H03H;扬声器、送话器、留声机拾音器或类似的声机电传感器入H04R;一般电光源入H05B;印刷电路、混合电路、电设备的外壳或结构零部件、电气元件的组件的制造入H05K;在具有特殊应用的电路中使用的半导体器件见应用相关的小类)

  • H01L29/00

    专门适用于整流、放大、振荡或切换,并具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒的半导体器件;具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒,例如PN结耗尽层或载流子集结层的电容器或电阻器;半导体本体或其电极的零部件(H01L31/00至H01L33/00,H10K10/00,H10N优先;除半导体或其电极之外的零部件入H01L23/00;由在一个共用衬底内或其上形成的多个固态组件组成的器件入H01L27/00)〔2,6〕

  • *H01L29/66

    按半导体器件的类型区分的[2006.01]

  • **H01L29/68

    只能通过对一个不通有待整流、放大或切换的电流的电极供给电流或施加电位方可进行控制的(H01L29/96优先)[2006.01]

  • ***H01L29/76

    单极器件[2006.01]

  • ****H01L29/772

    场效应晶体管[2006.01]

  • *****H01L29/78

    由绝缘栅产生场效应的[2006.01]

IPC分类号
CPC分类号H10D30/635; H10D12/031; H10D62/8325;

【行业分类】

国民经济行业分类

制造业

国民经济行业(主)

制造业

新兴产业分类

电子核心产业

新兴产业(主)

电子核心产业

知识密集型分类

信息通信技术制造业新装备制造业新材料制造业

学科分类

工程物理科学

清洁能源产业

风能产业太阳能产业水力发电产业智能电网产业

数字经济核心产业

数字产品制造业数字技术应用业数字要素驱动业

专利历程

  • 2011-06-23

    申请日

    CN201110171696.0(当前专利)

    申请号

  • 2011-11-16

    首次公开日

    CN102244099A

    首次公开号

  • 2013-04-17

    授权公告日

    CN102244099B(当前专利)

    授权公告号

  • 2031-06-23

    预估到期日

    计算因素

代理机构陕西电子工业专利中心 61205
代理人王品华; 朱红星
申请语言汉语
审查员赵敏

权利要求

1. 一种制备外延沟道的SiC IEMOSFET器件的方法,包括以下步骤:
(1)在N+碳化硅衬底样片上外延生长厚度为8~9μm、氮离子掺杂浓度为1×1015cm‑3~2×1015cm‑3的N漂移层,其外延生长温度为1570℃,压力为100mbar,反应气体是硅烷和丙烷,载运气体为纯氢气,杂质源为液态氮气;
(2)在氮离子掺杂的N漂移层上进行三次或者四次铝离子选择性注入,形成深度为0.5μm,掺杂浓度为3×1018cm‑3的P阱;
(3)在碳化硅样片的正面外延生长厚度为0.5μm、铝离子掺杂浓度为5×1015cm‑3~1×1016cm‑3的P外延层,其外延生长温度为1570℃,压力为100mbar,反应气体是硅烷和丙烷,载运气体为纯氢气,杂质源为三甲基铝;
(4)在P外延层中间区域进行三次或者四次氮离子选择性注入,形成深度为0.5μm,掺杂浓度为1×1017cm‑3的JFET区;
(5)在P外延层的边缘区域进行三次或者四次铝离子选择性注入,形成深度为0.5μm,掺杂浓度为1×1019cm‑3的P+接触;
(6)在P+接触边缘进行三次或者四次氮离子选择性注入,形成深度为0.25μm,掺杂浓度为1×1019cm‑3的源区N+接触;
(7)在碳化硅样片的整个正面外延生长厚度为0.1μm~0.2μm、氮离子掺杂浓度为3×1016cm‑3的上外延沟道层,其外延生长温度为1570℃,压力为100mbar,反应气体是硅烷和丙烷,载运气体为纯氢气,杂质源为液态氮气;
(8)在碳化硅样片正面采用干氧氧化和湿氧氧化结合的氧化工艺形成50nm~100nm的SiO2隔离介质;
(9)在SiO2隔离介质上采用低压化学汽相淀积法淀积形成200nm的磷离子掺杂的多晶硅为栅极,掺杂浓度为1×1020cm‑3,淀积温度为600~650℃,淀积压强为60~80Pa,反应气体为硅烷和磷化氢,载运气体为氦气;
(10)在源区N+接触、P+接触上淀积300nm/100nm的Al/Ti合金,作为源极接触金属层,再在碳化硅样片背面淀积300nm/100nm的Al/Ti合金,作为漏极接触金属层,并在1100℃的氮气气氛中退火3分钟形成源极和漏极欧姆接触。

2. 根据权利要求1所述的制备外延沟道的SiC IEMOSFET器件的方法,其中步骤(2)所述的在氮离子掺杂的N漂移层上进行三次或者四次铝离子选择性注 入,其工艺条件为:注入温度为650℃,离子激活退火温度为1700~1750℃,退火时间为10min。

3. 根据权利要求1所述的制备外延沟道的SiC IEMOSFET器件的方法,其中步骤(4)所述的在P外延层中间区域进行三次或者四次氮离子选择性注入,其工艺条件为:注入温度为500℃,离子激活退火温度为1700~1750℃,退火时间为10min。

4. 根据权利要求1所述的制备外延沟道的SiC IEMOSFET器件的方法,其中步骤(5)所述的在P外延层的边缘区域进行三次或者四次铝离子选择性注入,其工艺条件为:注入温度为650℃,离子激活退火温度为1700~1750℃,退火时间为10min。

5. 根据权利要求1所述的制备外延沟道的SiC IEMOSFET器件的方法,其中步骤(6)所述的在P+接触边缘进行三次或者四次氮离子选择性注入,其工艺条件为:注入温度为500℃,离子激活退火温度为1700~1750℃,退火时间为10min。

6. 根据权利要求1所述的制备外延沟道的SiC IEMOSFET器件的方法,其中步骤(8)所涉及的氧化工艺条件为:干氧氧化温度为1200℃,湿氧氧化温度为950℃。 


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