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(shù)：

1、碳化硅材料作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料的代表之一，具有禁帶寬度大、臨界擊穿電場高、熱導(dǎo)率高和電子飽和漂移速度高等特點(diǎn)，在大功率、高溫及高頻電力電子領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。平面型碳化硅器件的遷移率較低，并且寄生的結(jié)型場效應(yīng)晶體管(junction?field-effect?transistor，jfet)電阻造成碳化硅器件的導(dǎo)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(zhì)層材料，由于碳化硅的介電常數(shù)約是二氧化硅的2.5倍，在碳化硅器件處于阻斷狀態(tài)時(shí)柵介質(zhì)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(zhì)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(shù)實(shí)現(xiàn)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(dǎo)通電阻。

2、本發(fā)明實(shí)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(nèi)的若干個(gè)柵溝槽；

6、位于所述n型碳化硅層內(nèi)且位于所述柵溝槽兩側(cè)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(nèi)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(nèi)的兩個(gè)柵極，兩個(gè)所述柵極分別位于所述柵溝槽的兩個(gè)側(cè)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(guān)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(cè)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(nèi)，所述水平溝道區(qū)位于所述第二p型體區(qū)內(nèi)。

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

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

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(nèi)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(nèi)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(nèi)的兩個(gè)所述柵極之間的間隙交疊。

15、本發(fā)明實(shí)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(jìn)行垂直的p型離子注入，在所述n型碳化硅層內(nèi)形成第一p型體區(qū)；

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

21、以所述第一絕緣層為掩膜進(jìn)行傾斜的p型離子注入，在所述n型碳化硅層內(nèi)形成位于所述第一p型體區(qū)另一側(cè)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(jìn)行n型離子注入，在所述p型體區(qū)內(nèi)形成n型源區(qū)；

23、對所述n型碳化硅層進(jìn)行刻蝕，在所述n型碳化硅層內(nèi)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(dǎo)電層，并對所述第一導(dǎo)電層進(jìn)行刻蝕形成兩個(gè)柵極，兩個(gè)所述柵極分別位于所述柵溝槽內(nèi)的兩個(gè)側(cè)壁處并延伸至所述p型體區(qū)的內(nèi)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(nèi)兩個(gè)所述柵極之間的間隙對所述n型碳化硅層進(jìn)行n型離子注入，在所述n型碳化硅層內(nèi)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(jìn)行p型離子注入，在所述p型體區(qū)內(nèi)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(cè)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(jié)構(gòu)，不僅可以緩解寄生的jfet效應(yīng)，還可以降低導(dǎo)通電阻，同時(shí)，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(shù)特征：

1.一種碳化硅器件，其特征在于，包括：

2.如權(quán)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(cè)壁處的所述柵極絕緣層的厚度。

3.如權(quán)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(nèi)，所述水平溝道區(qū)位于所述第二p型體區(qū)內(nèi)。

4.如權(quán)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(nèi)，所述水平溝道區(qū)位于所述第二p型體區(qū)內(nèi)并延伸至所述第一p型體區(qū)內(nèi)。

5.如權(quán)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(nèi)并延伸至所述第二p型體區(qū)內(nèi)，所述水平溝道區(qū)位于所述第二p型體區(qū)內(nèi)。

6.如權(quán)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(nèi)的p型體區(qū)接觸區(qū)。

7.如權(quán)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(nèi)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(nèi)的兩個(gè)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(quán)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(nèi)兩個(gè)所述柵極之間的間隙對所述n型碳化硅層進(jìn)行n型離子注入，在所述n型碳化硅層內(nèi)形成位于所述柵溝槽下方的n型摻雜區(qū)。

10.如權(quán)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(jìn)行p型離子注入，在所述p型體區(qū)內(nèi)形成p型體區(qū)接觸區(qū)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明實(shí)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(nèi)的若干個(gè)柵溝槽；位于所述n型碳化硅層內(nèi)且位于所述柵溝槽兩側(cè)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(nèi)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(nèi)的兩個(gè)柵極，兩個(gè)所述柵極分別位于所述柵溝槽的兩個(gè)側(cè)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(guān)斷。

技術(shù)研發(fā)人員：王鵬飛,范讓萱,劉磊,繆進(jìn)征
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州東微半導(dǎo)體股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19