(19)國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(10)申請(qǐng)公布號(hào)CN120111923A(71)申請(qǐng)人泰科天潤半導(dǎo)體科技(北京)有限公司地址101300北京市順義區(qū)中關(guān)村科技園區(qū)順義園臨空二路1號(hào)(72)發(fā)明人何佳周海李昀佶陳彤(74)專利代理機(jī)構(gòu)福州市京華專利代理事務(wù)所(普通合伙)35212專利代理師劉曉明H10D30/01(2025.01)H10D30/66(2025.01)H10D64/27(2025.01)H10D64/01(2025.01)(54)發(fā)明名稱本發(fā)明提供了一種高可靠溝槽柵碳化硅新形成阻擋層，刻蝕，淀積金屬，形成第一金屬完成制備；通過將器件的導(dǎo)電通道拆分，能保證21.一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟1、在碳化硅襯底下側(cè)面淀積金屬，形成漏極金屬層，在碳化硅襯底上側(cè)面外延生長(zhǎng)，形成漂移層；步驟2、在漂移層上方形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，離子注入，形成P型源區(qū)；步驟3、去除步驟2的阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，離子注入，形成P型阱區(qū)；步驟4、去除步驟3的阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，離子注入，形成N型源區(qū)；步驟5、去除步驟4的阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，刻蝕漂移層以及P步驟6、去除步驟5的阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，淀積金屬，形成懸浮柵；步驟7、去除步驟6的阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，氧化形成第二絕緣層，所述第二絕緣層內(nèi)設(shè)有第一槽；步驟8、去除步驟7的阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，淀積金屬，形成第一金屬層；步驟9、去除步驟8的阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，并刻蝕漂移層以及第二絕緣層至P型阱區(qū)上側(cè)面，淀積，形成第三絕緣層；步驟10、去除步驟9的阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，淀積，形成第四絕緣層，絕緣介質(zhì)層包括第一絕緣層、第二絕緣層、第三絕緣層以及第四絕緣層，絕緣介質(zhì)層內(nèi)設(shè)有溝槽；步驟11、去除步驟10的阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，并刻蝕第四絕緣層，淀積金屬，形成第二金屬層，柵極金屬層包括第一金屬層以及第二金屬層；步驟12、去除步驟11的阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，刻蝕漂移層至P型源區(qū)上側(cè)面，淀積金屬，形成源極金屬層，去除阻擋層，完成制備。2.如權(quán)利要求1所述的一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS的制備方法，其特征在于：所述溝槽為倒立的凸字形，所述柵極金屬層與所述溝槽相匹配。3.如權(quán)利要求1所述的一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS的制備方法，其特征在于：所述懸浮柵的上側(cè)面低于所述漂移層的上側(cè)面。4.如權(quán)利要求1所述的一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS的制備方法，其特征在于：所述P型阱區(qū)的厚度等于N型源區(qū)的厚度和P型源區(qū)的厚度之和。5.如權(quán)利要求1所述的一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS的制備方法，其特征在于：所述P型源區(qū)的摻雜濃度大于所述P型阱區(qū)的摻雜濃度。6.如權(quán)利要求1所述的一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS的制備方法，其特征在于：所述N型源區(qū)的摻雜濃度大于所述P型阱區(qū)的摻雜濃度。7.一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS,其特征在于，所述碳化硅VDMOS為所述權(quán)利要求1至權(quán)利要求6任意一項(xiàng)所述制備方法制備得到。3技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及一種高可背景技術(shù)[0002]碳化硅VDMOS天然的寬禁帶特性可以有效滿足高耐總劑量輻射的特性，但是由于其柵氧質(zhì)量問題，對(duì)單粒子的抗輻射能力較弱，在商業(yè)航天、深空探測(cè)等領(lǐng)域應(yīng)用受限。發(fā)明內(nèi)容[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在于提供一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS及制備方法，通過將器件的導(dǎo)電通道拆分，在器件單一方向出現(xiàn)單粒子?xùn)艙舸﹩栴}時(shí)不會(huì)出現(xiàn)器件長(zhǎng)時(shí)步驟1、在碳化硅襯底下側(cè)面淀積金屬，形成漏極金屬層，在碳化硅襯底上側(cè)面外成P型阱區(qū)；步驟5、去除步驟4的阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，刻蝕漂移層成懸浮柵；步驟7、去除步驟6的阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，氧化形成第二絕緣層，所述第二絕緣層內(nèi)設(shè)有第一槽；成第一金屬層；步驟9、去除步驟8的阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，并刻蝕漂移層以及第二絕緣層至P型阱區(qū)上側(cè)面，淀積第四絕緣層，絕緣介質(zhì)層包括第一絕緣層、第二絕緣層、第三絕緣層以及第四絕緣層，絕緣介質(zhì)層內(nèi)設(shè)有溝槽；步驟11、去除步驟10的阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，并刻蝕第四絕緣層，淀積金屬，形成第二金屬層，柵極金屬層包括步驟12、去除步驟11的阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，刻蝕漂移4[0005]第二方面，本發(fā)明提供了一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS,所述碳化硅VDMO第一方面所述的一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS的制備方法制備得到。一、本發(fā)明通過將器件的導(dǎo)電通道分為橫向和縱向兩個(gè)方向組成，在器件由于單粒子對(duì)器件柵極絕緣橫向或者縱向介質(zhì)擊穿時(shí)，器件不再導(dǎo)通，但是器件的耐壓能力依舊二、本發(fā)明柵極金屬層可以控制形成橫向?qū)щ娡ǖ篮涂v向?qū)щ娡ǖ?，?shí)現(xiàn)柵極金屬層完成對(duì)器件兩段導(dǎo)電通道的控制；三、本發(fā)明構(gòu)建了懸浮柵，懸浮柵有兩個(gè)作用，一個(gè)是實(shí)現(xiàn)柵極對(duì)漏極電容的屏蔽，提高器件開關(guān)速度；另一個(gè)是形成器件縱向柵結(jié)構(gòu)的保護(hù)，在單粒子損傷時(shí)有有效緩附圖說明[0007]下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。[0009]圖2為本發(fā)明一種高可靠溝槽柵碳化硅V[0015]圖8為本發(fā)明一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS的工序剖視圖七。[0016]圖9為本發(fā)明一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS的工序剖視圖八。[0019]圖12為本發(fā)明一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS的工序剖視圖十一。[0020]圖13為本發(fā)明一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS的工序剖[0021]圖14為本發(fā)明一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS的工序剖[0022]圖15為本發(fā)明一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS的工序剖[0023]圖16為本發(fā)明一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS的工序剖具體實(shí)施方式[0024]為了便于理解本申請(qǐng)，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本申請(qǐng)的實(shí)施例。但是，本申請(qǐng)可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使本申請(qǐng)的公開內(nèi)容更加透徹全面。[0025]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本申請(qǐng)的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本申請(qǐng)的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本申請(qǐng)。5元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)層、摻雜類型和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個(gè)元件、部件、區(qū)、層、摻雜類型或部分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)、層、摻雜類型或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層、摻雜類型或部分可表示為第二元件、部件、上”、“上面的”等，在這里可以用于描述圖中所述的一個(gè)元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所述的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語還包括使用和操作中的器件的不同件或特征將取向?yàn)樵谄渌蛱卣鳌吧稀?。因此，示例性術(shù)語“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個(gè)取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋轉(zhuǎn)90度或其它取向),并且在此使用的空間描述語相應(yīng)地被解釋。下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)當(dāng)理解的是，術(shù)語“包括/包含”或“具有”等指定所陳述的特征、整體、步驟、操作、組件、部分或它們的組合的存在，但是不排除存在或添加一個(gè)或更多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、組件、部分或它們的組合的可能性。同時(shí)，在本說明書中，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目的任何及所有組合。[0029]如圖1至16所示，本申請(qǐng)實(shí)施例通過提供一種高可靠溝槽柵碳化硅VDMOS的制備方法，包括如下步驟：步驟1、在碳化硅襯底1下側(cè)面淀積金屬，形成漏極金屬層8,在碳化硅襯底1上側(cè)面外延生長(zhǎng)，形成漂移層2;步驟2、在漂移層2上方形成阻擋層9,刻蝕阻擋層9形成通孔，離子注入，形成P型源區(qū)3;步驟3、去除步驟2的阻擋層，重新形成阻擋層9,刻蝕阻擋層9形成通孔，離子注入，形成P型阱區(qū)4;步驟4、去除步驟3的阻擋層，重新形成阻擋層9,刻蝕阻擋層9形成通孔，離子注入，形成N型源區(qū)41;步驟5、去除步驟4的阻擋層，重新形成阻擋層9,刻蝕阻擋層9形成通孔，刻蝕漂移層2以及P型阱區(qū)4,形成凹槽21,淀積，形成第一絕緣層53;步驟6、去除步驟5的阻擋層，重新形成阻擋層9,刻蝕阻擋層9形成通孔，淀積金屬，形成懸浮柵51;步驟7、去除步驟6的阻擋層，重新形成阻擋層9,刻蝕阻擋層9形成通孔，氧化形成第二絕緣層54,所述第二絕緣層54內(nèi)設(shè)有第一槽541;步驟8、去除步驟7的阻擋層，重新形成阻擋層9,刻蝕阻擋層9形成通孔，淀積金屬，形成第一金屬層61;6步驟9、去除步驟8的阻擋層，重新形成阻擋層9,刻蝕阻擋層9形成通孔，并刻蝕漂移層2以及第二絕緣層54至P型阱區(qū)4上側(cè)面，淀積，形成第三絕緣層55;步驟10、去除步驟9的阻擋層，重新形成阻擋層9,刻蝕阻擋層9形成通孔，淀積，形成第四絕緣層56,絕緣介質(zhì)層5包括第一絕緣層53、第二絕緣層54、第三絕緣層55以及第四絕緣層56,絕緣介質(zhì)層5內(nèi)設(shè)有溝槽52;步驟11、去除步驟10的阻擋層，重新形成阻擋層9,刻蝕阻擋層9形成通孔，并刻蝕第四絕緣層56,淀積金屬，形成第二金屬層62,柵極金屬層6包括第一金屬層61以及第二金屬層62;步驟12、去除步驟11的阻擋層，重新形成阻擋層9,刻蝕阻擋層9形成通孔，刻蝕漂移層2至P型源區(qū)3上側(cè)面，淀積金屬，形成源極金屬層7,去除阻擋層9,完成制備。[0030]本實(shí)施例地，優(yōu)選地，所述溝槽52為倒立的凸字形，所述柵極金屬層6與所述溝槽52相匹配。[0031]本實(shí)施例地，優(yōu)選地，所述懸浮柵51的上側(cè)面低于所述漂移層2的上側(cè)面。[0032]本實(shí)施例地，優(yōu)選地，所述P型阱區(qū)4的厚度等于N型源區(qū)41的厚度和P型源區(qū)3的厚度之和。[0033]本實(shí)施例地，優(yōu)選地，所述P型源區(qū)3的摻雜濃度大于所述P型阱區(qū)4的摻雜濃度。[0034]本實(shí)施例地，優(yōu)選地，所述N型源區(qū)41的摻雜濃度大于所述P型阱區(qū)4的摻雜濃度。[0035]如圖1所示，上述制造方法得到的溝槽柵碳化硅VDMOS,包括：碳化硅襯底1;漂移層2,所述漂移層2下側(cè)面連接至所述碳化硅襯底1上側(cè)面；所述漂移層2上設(shè)有凹槽21;P型源區(qū)3,所述P型源區(qū)3下側(cè)面連接至所述漂移層2上側(cè)面；P型阱區(qū)4,所述P型阱區(qū)4下側(cè)面連接至所述漂移層2上側(cè)面，所述P型阱區(qū)4外側(cè)面連接至所述P型源區(qū)3內(nèi)側(cè)面；所述P型阱區(qū)4上設(shè)有N型源區(qū)41;絕緣介質(zhì)層5,所述絕緣介質(zhì)層5下部設(shè)于所述凹槽21內(nèi)，所述絕緣介質(zhì)層5連接至所述P型阱區(qū)4以及N型源區(qū)41;所述絕緣介質(zhì)層5內(nèi)設(shè)有懸浮柵51以及溝槽52;所述懸浮柵51位于所述溝槽52下方；柵極金屬層6,所述柵極金屬層6設(shè)于所述溝槽52內(nèi)；源極金屬層7,所述源極金屬層7分別連接所述N型源區(qū)41以及P型源區(qū)3;以及，漏極金屬層8,所述漏極金屬層8連接至碳化硅襯底1下側(cè)面。底1的摻雜濃度為2-8e18cm3,N型漂移層2的摻雜濃度為6-10e16cm?3,P型阱區(qū)4的摻雜濃度為6-10e16cm3,P型源區(qū)3的摻雜濃度為1-5e19cm3,絕緣介質(zhì)層5的材料可以為二氧化硅，N型源區(qū)41的摻雜濃度為2-8e18cm3;N型碳化硅襯底1濃度是為了保證與漏極金屬層8形成低阻歐姆接觸，降低器件整體導(dǎo)通電阻，N型漂移層2摻雜濃度是器件反向耐壓和導(dǎo)通電阻的折中，P型阱區(qū)4的摻雜濃度是為了在器件漏極承受高電壓時(shí)實(shí)現(xiàn)器件pn結(jié)結(jié)構(gòu)耐壓，P型源區(qū)3的摻雜濃度是為了降低P型源區(qū)3與源極金屬層7的接觸電阻，從而降低器件的寄生體二極管導(dǎo)通損耗；7器件的N型碳化硅襯底1的厚度為1μm,N型漂移層2的厚度為50-100μm,根據(jù)對(duì)器件耐壓特性要求不同在以上范圍內(nèi)調(diào)整，絕緣介質(zhì)層5的最大厚度為1.5μm,在懸浮柵51底部的絕緣介質(zhì)的厚度為100-200nm,100nm可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單粒子的抵抗能力提高，大的厚度范圍為了降低制造工藝難度，懸浮柵51的厚度為200nm,懸浮柵51和器件柵極金屬層6中間絕緣介質(zhì)的厚度為100-200nm,器件柵極金屬層6到其左右兩側(cè)的P型阱區(qū)4的絕緣介質(zhì)的寬度為50nm,這是為了保證柵控能力，N型源區(qū)41和P型阱區(qū)4上方的絕緣介質(zhì)的厚度為50nm,位于P型阱區(qū)4上方的柵極金屬層6的厚度為350nm,這是為了保證器件柵控能力，確保橫向?qū)щ娡ǖ佬纬?，P型阱區(qū)4最大厚度為600nm,N型源區(qū)41厚度為300nm,柵極金屬層6最大厚度為900nm,柵極金屬層6下側(cè)面比P型阱區(qū)4下側(cè)面高100nm,這是為了避免柵極金屬層6在絕緣介質(zhì)拐角處電場(chǎng)集中導(dǎo)致的柵極絕緣介質(zhì)可靠性問題，源極金屬層7的厚度為700nm,P型源區(qū)3的厚度為300nm;懸浮柵51的寬度為1μm,柵極金屬層6下部的寬度為1.4μm,上部的寬度為2.4μm,P型阱區(qū)4最大寬度為800nm,N型源區(qū)41寬度為400nm,這是為了保證柵極金屬層6覆蓋橫向?qū)щ娡ǖ啦糠郑ＷC柵控能力，P型源區(qū)3的寬度為1μm,這是為了保證器件在不能工作時(shí)能實(shí)現(xiàn)續(xù)流，保證電力系統(tǒng)的降額工作情況，提高可靠性，柵極金屬層6與源極金屬層7之間的絕緣介質(zhì)寬度為300nm,這是為了保證柵極金屬與源極金屬的隔離度；本發(fā)明通過將器件的導(dǎo)電通道分為橫向和縱向兩個(gè)方向組成，在器件由于單粒子對(duì)器件柵極絕緣橫向或者縱向介質(zhì)擊穿時(shí)，器件不再導(dǎo)通，但是器件的耐壓能力依舊能保本發(fā)明柵極金屬層6可以控制形成