技术领域
[0001] 本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及隔离栅的一种隔离栅碳化硅MOSFET器件。
相关背景技术
[0002] 碳化硅（SiC）作为第三代宽禁带半导体材料，拥有优良的物理和电学特性。相比于传统硅（Si）材料，SiC材料具有禁带宽度更宽、临界击穿场强更大、本征载流子浓度更低、电子饱和漂移速度更快、热导率更大等优点。与传统Si器件相比，SiC器件具有更低的导通电阻、更高的开关频率，这些优势使得SiC器件的导通和开关损耗更小，器件体积可以做的更小，此外SiC器件还具有更高的应用电压、更高的工作温度等优异性能，这使得SiC器件非常适用于高压、高温、高频、高功率等领域。
[0003] 理论上，SiO2的临界击穿场强为10MV/cm，SiC的临界击穿场强为3MV/cm，但在SiC MOSFET器件中，由于栅氧生长常在1300℃左右的高温环境，在高温下SiO2/SiC界面处残留的C元素会带来较高的界面态密度，高密度的界面态导致了栅氧层的临界击穿场强要小于SiC临界击穿场强，且同时会增大 SiC MOSFET 在高电场下的隧穿电流，增大漏电流、击穿栅氧介质从而导致器件失效。而在SiC MOSFET器件应用的关断过程中，较大的源漏电压会使场强主要集中于JFET区中央的SiO2/SiC界面处，因此如何更好的保护此位置对SiC MOSFET器件的性能和可靠性具有好处。实用新型内容
[0004] 本实用新型设计了一种缓解器件JFET区中央SiO2/SiC界面处的场强集中，并且减少了器件的米勒电容的隔离栅的一种隔离栅碳化硅MOSFET器件。
[0005] 本实用新型的技术方案是：
[0006] 一种隔离栅碳化硅MOSFET器件，包括从下而上依次连接的碳化硅衬底，碳化硅漂移层和正面金属层；
[0007] 所述碳化硅漂移层的顶面设有向下延伸的PW区；
[0008] 所述PW区的顶面设有向下延伸的NP区；所属NP区的深度小于PW区的深度；
[0009] 所述NP区内设有向下延伸的PP区；
[0010] 所述碳化硅漂移层的顶面依次设有向上伸入正面金属层内的栅氧层和Poly层；
[0011] 所述碳化硅漂移层的顶面设有包裹所述栅氧层和Poly层的氧化物隔离层，所述氧化物隔离层底端分别与碳化硅漂移层和NP区连接；
[0012] 所述氧化物隔离层的侧部设有与PP区连接的欧姆接触金属层。
[0013] 具体的，所述欧姆接触金属层底部与NP区和PP区接触。
[0014] 具体的，所述碳化硅漂移层内的PW区与漂移层中形成JFET区。
[0015] 具体的，所述碳化硅衬底和碳化硅漂移层导电类型均为N型。
[0016] 一种隔离栅碳化硅MOSFET器件的其制备，包括如下步骤：
[0017] S100，在碳化硅衬底上外延生长形成碳化硅漂移层；
[0018] S200，在碳化硅漂移层上通过离子注入初步形成PW区；
[0019] S300，在PW区的顶部通过离子注入初步形成NP区；
[0020] S400，在NP区上通过离子注入初步形成PP区；
[0021] S500，通过高温激活扩散形成PW区、NP区、PP区；
[0022] S600，在碳化硅漂移层上通过介质薄膜沉积、光刻和刻蚀，形成掩膜层后，利用干氧生长形成栅氧层；
[0023] S700，在栅氧层上通过沉积多晶硅形成Poly层；
[0024] S800，在碳化硅漂移层上通过沉积二氧化硅形成包裹栅氧层和Poly层的氧化物隔离层；
[0025] S900，在碳化硅漂移层上通过沉积金属镍，后快速热退火形成欧姆接触金属层；
[0026] S1000，在氧化物隔离层和欧姆接触金属层上沉积金属形成正面金属层，作为源电极引出。
[0027] 具体的，所述步骤S200和S400的注入离子分为Al离子，注入剂量范围在1E12‑‑21E16cm 。
[0028] 具体的，所述步骤S300的注入离子为N离子，注入剂量范围在3.6E11‑1E15cm‑2。
[0029] 具体的，所述步骤S500中的高温激活退火温度在1600℃‑1900℃。
[0030] 具体的，所述步骤S600中处于JFET区上方的栅氧层外侧距PW区0.3um。
[0031] 本实用新型有益效果：
[0032] 本实用新型在碳化硅MOSFET器件中通过在JFET区中间沉积二氧化硅氧化物，提高和加厚了JFET区中间位置氧化层质量和厚度，从而提高了此处SiO2层材料的临界击穿场强，并缓解了此处SiO2/SiC的场强集中，保护栅氧以防被过早击穿。经过验证，本实用新型相较于常规碳化硅MOSFET，JFET区中间场强得到有效缓解，场强由5MV/cm减小至2.2MV/cm。并且由于栅电极被氧化物隔离，栅电极面积减小，根据平板电容器公式C = εA/d（ε为介电常数，A为上下极板面积，d为上下极板），器件的米勒电容相应减小，这一定程度上可提高器件的开关性能，降低开关损耗。
具体实施方式
[0043] 下面结合具体实际案例对本实用新型进行详细说明。所述实施例的示例在附图中示出，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限制。
[0044] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0045] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0046] 一种隔离栅碳化硅MOSFET器件，包括从下而上依次连接的碳化硅衬底1，碳化硅漂移层2和正面金属层11；
[0047] 所述碳化硅漂移层2的顶面设有向下延伸的PW区3；
[0048] 所述PW区3的顶面设有向下延伸的NP区5；
[0049] 所述NP区5内设有向下延伸的PP区6；
[0050] 所述碳化硅漂移层2的顶面依次设有向上伸入正面金属层11内的栅氧层7和Poly层8；
[0051] 所述碳化硅漂移层2的顶面设有包裹所述栅氧层7和Poly层8的氧化物隔离层9，所述氧化物隔离层9底端分别与碳化硅漂移层2和NP区5连接；
[0052] 所述氧化物隔离层9的侧部设有与PP区6连接的欧姆接触金属层10。
[0053] 进一步限定，所述欧姆接触金属层10底部与NP区5和PP区6接触，使两者等电位。
[0054] 进一步限定，所述碳化硅漂移层2内的PW区3与漂移层中形成JFET区4。PNP叫做JFET,结构中两个PW区3之间有N型漂移层，所以就形成了PNP结构，即JFET区4。
[0055] 进一步限定，所述碳化硅衬底1和碳化硅漂移层2导电类型均为N型。
[0056] 一种隔离栅碳化硅MOSFET器件的其制备，包括如下步骤：
[0057] S100，在碳化硅衬底1上外延生长形成碳化硅漂移层2；参照图1所示；
[0058] S200，在碳化硅漂移层2上通过离子注入初步形成PW区3；参照图2所示；
[0059] JFET区4是做PW区3后，PW区3‑N型漂移层2‑PW区3自然形成了；
[0060] S300，在PW区3的顶部通过离子注入初步形成NP区5；参照图3所示；
[0061] S400，在NP区5上通过离子注入初步形成PP区6；参照图4所示；
[0062] S500，通过高温激活扩散形成PW区3、NP区5、PP区6；
[0063] S600，在碳化硅漂移层2上通过介质薄膜沉积、光刻和刻蚀，形成掩膜层后，利用干氧生长形成栅氧层7；参照图5所示；
[0064] S700，在栅氧层7上通过沉积多晶硅形成Poly层8；参照图6所示；
[0065] S800，在碳化硅漂移层2上通过沉积二氧化硅形成包裹栅氧层7和Poly层8的氧化物隔离层9；参照图7所示；
[0066] S900，在碳化硅漂移层2上通过沉积金属镍，后快速热退火形成欧姆接触金属层10；参照图8所示；
[0067] S1000，在氧化物隔离层9和欧姆接触金属层10上沉积金属形成正面金属层11，作为源电极引出，参照图9所示。
[0068] 进一步限定，所述步骤S200和S400的注入离子分为Al离子，注入能量范围为30‑‑2500keV，注入剂量范围在1E12‑1E16cm ，注入温度在400℃‑600 ℃。
[0069] 进一步限定，所述步骤S300的注入离子为N离子，注入能量范围在20‑300keV，注入‑2剂量范围在3.6E11‑1E15cm ，注入温度为常温。
[0070] 进一步限定，所述步骤S500中的高温激活退火温度在1600℃‑1900℃。
[0071] 进一步限定，所述步骤S600中处于JFET区4上方的栅氧层7外侧距PW区3为0.3um。为避免处于JFET区上方的栅氧拐角处电场集中，因此将栅氧外侧设为距PW区0.3um，以实现PW区与JFET区的电场屏蔽保护。
[0072] 具体的，步骤S800中氧化物隔离层除隔绝源级与栅极，还隔绝了两边的栅电极；
[0073] 具体的，步骤S900中的沉积金属采用镍。
[0074] 对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：
[0075] （1）、本案所公开的实施例附图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；
[0076] （2）、在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例；
[0077] 以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本案所公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
