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申请/专利权人：深圳市至信微电子有限公司

摘要：本发明属于半导体技术领域，公开了一种LVFF碳化硅场效应管及制备工艺，包括碳化硅MOSFET元胞和碳化硅SBD元胞；碳化硅MOSFET元胞包括SiC外延层，SiC外延层的第一表面上设有栅极结构，SiC外延层的第一表面上的非栅极区域的预设位置设有SBD沟槽，碳化硅SBD元胞集成于SBD沟槽内或第一表面上的非栅极区域；由于SBD被直接集成到MOSFET芯片内部，降低封装成本，不需要额外的外部器件和其引脚，可以大幅减小器件的尺寸，提高芯片的集成度；且SBD反向导通时电流分布也更加均匀，消除了二极管与MOSFET的相互连接导致的寄生参数，降低了系统的开关损耗，提高了功率转换效率，提高了器件的整体性能。

主权项：1.一种LVFF碳化硅场效应管的制备工艺，其特征在于，所述LVFF碳化硅场效应管包括碳化硅MOSFET元胞（100）和碳化硅SBD元胞（200）；所述碳化硅MOSFET元胞（100）包括SiC外延层（102），所述SiC外延层（102）的第一表面上设有两个栅极结构（110），两个所述栅极结构（110）之间开设有SBD沟槽（120），所述碳化硅SBD元胞（200）集成于所述SBD沟槽（120）内；所述制备工艺包括：提供SiC衬底（101），通过化学气相沉积在SiC衬底（101）上外延生长出SiC外延层（102），以制得制备碳化硅MOSFET的基底层；在所述基底层上通过高温离子注入掺杂工艺形成PN结构部（130）；在所述基底层上通过沉积和光刻依次制备形成两个间隔设置的栅极结构（110）；在两个所述栅极结构（110）之间的所述基底层的表面蚀刻出SBD沟槽（120），在所述SBD沟槽（120）内通过淀积和光刻集成碳化硅SBD元胞（200）；通过溅射金属材料，然后利用光刻技术定义源极的图案和位置，以在基底层的表面沉积形成包覆于栅极结构（110）的源极金属层（109），所述源极金属层（109）将直接与之前制成的P型重掺杂层和N型重掺杂层（104）相连；其中，所述在所述基底层上通过沉积和光刻依次制备形成两个间隔设置的栅极结构（110）；具体包括：通过将所述基底层材料暴露于氧化环境下以在所述基底层的表面进行栅极氧化，并进行后退火，形成栅极氧化层（106）；在所述栅极氧化层（106）上通过多晶淀积层级，形成栅极电极（107）；对所述栅极氧化层（106）和所述栅极电极（107）进行光刻和刻蚀，形成两个间隔设置的栅极岛；在所述基底层上通过介质层淀积，形成包覆于两个所述栅极岛的栅极介质结构；在所述栅极介质结构的中部进行光刻和蚀刻出栅极槽体（307），制备形成两个间隔设置的栅极结构（110）；所述在两个所述栅极结构（110）之间的所述基底层的表面蚀刻出SBD沟槽（120），在所述SBD沟槽（120）内通过淀积和光刻集成碳化硅SBD元胞（200）；具体包括：沿所述栅极槽体（307）的位置，在所述基底层的表面上蚀刻出SBD沟槽（120）；在所述SBD沟槽（120）内光刻出引线孔；在所述SBD沟槽（120）内通过SBD势垒金属溅射和光刻，将碳化硅SBD元胞（200）集成在所述SBD沟槽（120）内；在所述基底层上进行源极金属溅射和光刻，以在所述基底层的表面沉积形成包覆于所述栅极结构（110）的源极金属层（109）；在所述基底层上通过高温离子注入掺杂工艺形成PN结构部（130）；具体包括：在所述基底层上淀积出第一硬掩模掩蔽层（301），在所述第一硬掩模掩蔽层（301）上光刻出能够外露出所述基底层表面的第一镂空区（302）；通过对所述第一硬掩模掩蔽层（301）注入P阱高温离子，以在所述基底层的表面制得与所述第一镂空区（302）相对应的P阱层（103）；去掉所述第一硬掩模掩蔽层（301）；在所述基底层上淀积出第二硬掩模掩蔽层（303），在所述第二硬掩模掩蔽层（303）上光刻出能够外露出所述基底层表面的第二镂空区（304）；通过对所述第二硬掩模掩蔽层（303）注入N+高温离子，以在所述基底层的表面制得与所述第二镂空区（304）相对应的N型重掺杂层（104）；所述P型重掺杂层位于所述P阱层（103）的中部；去掉所述第二硬掩模掩蔽层（303）；在所述基底层上淀积出第三硬掩模掩蔽层（305），在所述第三硬掩模掩蔽层（305）上光刻出能够外露出所述基底层表面的第三镂空区（306）；通过对所述第三硬掩模掩蔽层（305）注入P+高温离子，以在所述基底层的表面制得与所述第三镂空区（306）相对应的P型重掺杂层；所述P型重掺杂层位于所述P阱层（103）的一侧部；去掉所述第三硬掩模掩蔽层（305）；所述栅极结构（110）包括层叠于所述SiC外延层（102）的第一表面上的栅极氧化层（106），所述栅极氧化层（106）上层叠设置有栅极电极（107）；所述栅极氧化层（106）和所述栅极电极（107）外设置有栅极介质层（108）。

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