本發(fā)明涉及一種提高短路可靠性的平面柵碳化硅vdmos及制備方法。

背景技術(shù)：

1、碳化硅vdmos是碳化硅功率器件的典型代表，在電動(dòng)汽車、航空航天、電力轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。對(duì)于碳化硅功率vdmos，其在不同的領(lǐng)域?qū)ζ骷阅芤髠?cè)重點(diǎn)不同，但綜合起來總的要求有更低的導(dǎo)通電阻、更快地開關(guān)速度、更高的可靠性(包括柵極可靠性、漏極電壓沖擊可靠性、短路可靠性等)、更低的體二極管導(dǎo)通損耗。

2、在對(duì)于電機(jī)控制系統(tǒng)或負(fù)載開關(guān)等應(yīng)用，當(dāng)電機(jī)或負(fù)載短路時(shí)，會(huì)導(dǎo)致vdmos直接與母線電壓相連，由于此時(shí)vdmos處于開通狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)的數(shù)百安培的短路電流，導(dǎo)致內(nèi)部瞬態(tài)溫升非常大，損壞器件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在于提供一種提高短路可靠性的平面柵碳化硅vdmos及制備方法，有效提高絕緣介質(zhì)的熱傳導(dǎo)能力和熱可靠性。

2、第一方面，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種提高短路可靠性的平面柵碳化硅vdmos的制備方法，包括如下步驟：

3、步驟1、在碳化硅襯底下側(cè)面淀積金屬，形成漏極金屬；在碳化硅襯底上側(cè)面外延生長(zhǎng)形成漂移層；

4、步驟2、通過向漂移層進(jìn)行離子注入，形成均流層；

5、步驟3、在漂移層上形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，向均流層進(jìn)行離子注入，形成p型阱區(qū)；

6、步驟4、去除原阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，向均流層進(jìn)行離子注入，形成低阻區(qū)；

7、步驟5、去除原阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，向p型阱區(qū)進(jìn)行離子注入，形成n型源區(qū)；

8、步驟6、去除原阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，向p型阱區(qū)進(jìn)行離子注入，形成p型源區(qū)；

9、步驟7、去除原阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，淀積形成第一柵介質(zhì)層；

10、步驟8、淀積形成第二柵介質(zhì)層，所述第一柵介質(zhì)層和第二柵介質(zhì)層的淀積物質(zhì)不同；

11、步驟9、去除原阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，淀積金屬，形成柵極金屬層；

12、步驟10、去除原阻擋層，重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，淀積金屬，形成源極金屬層，去除阻擋層，完成制備。

13、第二方面，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種提高短路可靠性的平面柵碳化硅vdmos，所述碳化硅vdmos為第一方面制備方法制得。

14、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

15、一、本發(fā)明針對(duì)短路時(shí)存在的柵極結(jié)構(gòu)退化問題進(jìn)行了柵極絕緣介質(zhì)的設(shè)計(jì)，將柵極介質(zhì)設(shè)計(jì)為兩層，第一柵介質(zhì)層是傳統(tǒng)的二氧化硅，以保證和碳化硅界面的良好接觸，降低界面態(tài)密度，第二柵介質(zhì)層是金剛石，能有效提高絕緣介質(zhì)的熱傳導(dǎo)能力和熱可靠性；

16、二、本發(fā)明在jfet區(qū)構(gòu)建了n型低阻區(qū)，可以有效降低jfet區(qū)的導(dǎo)通電阻，避免短路時(shí)熱量在jfef區(qū)集中，而分布在阻值更大的n型漂移層，避免熱量集中，有效保護(hù)柵極結(jié)構(gòu)和抑制熱量集中；

17、三、由于器件短路時(shí)在很短的時(shí)間內(nèi)就有熱量集聚，傳統(tǒng)器件的源極金屬鋁容易受熱融化向柵極結(jié)構(gòu)流動(dòng)，影響器件的可靠性，本發(fā)明采用鎳鎢合金，有效提高器件的金屬可靠性；

18、四、為了避免器件短路時(shí)熱量集中在jfet及其下部區(qū)域，構(gòu)建了n型均流區(qū)，將來自jfet區(qū)的電流向器件內(nèi)部均流，將熱量集中區(qū)域移動(dòng)到n型漂移區(qū)，靠近漏極區(qū)域，提高器件的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種提高短路可靠性的平面柵碳化硅vdmos的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種提高短路可靠性的平面柵碳化硅vdmos的制備方法，其特征在于：所述第一柵介質(zhì)層為二氧化硅，所述第二柵介質(zhì)層為金剛石。

3.如權(quán)利要求1所述的一種提高短路可靠性的平面柵碳化硅vdmos的制備方法，其特征在于：所述低阻區(qū)的摻雜濃度大于所述均流層的摻雜濃度。

4.如權(quán)利要求1所述的一種提高短路可靠性的平面柵碳化硅vdmos的制備方法，其特征在于：所述第一柵介質(zhì)層的厚度小于所述第二柵介質(zhì)層的厚度。

5.如權(quán)利要求1所述的一種提高短路可靠性的平面柵碳化硅vdmos的制備方法，其特征在于：所述p型阱區(qū)厚度是n型源區(qū)厚度的兩倍。

6.如權(quán)利要求1所述的一種提高短路可靠性的平面柵碳化硅vdmos的制備方法，其特征在于：所述均流層厚度是n型源區(qū)厚度的三倍。

7.如權(quán)利要求1所述的一種提高短路可靠性的平面柵碳化硅vdmos的制備方法，其特征在于：所述低阻區(qū)的厚度等于p型阱區(qū)的厚度。

8.一種提高短路可靠性的平面柵碳化硅vdmos，其特征在于：所述碳化硅vdmos為權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)制備方法制得。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種提高短路可靠性的平面柵碳化硅VDMOS及制備方法，所述制備方法，包括：在碳化硅襯底下側(cè)面淀積金屬，形成漏極金屬；在碳化硅襯底上側(cè)面外延生長(zhǎng)形成漂移層；通過向漂移層進(jìn)行離子注入，形成均流層；在漂移層上形成阻擋層，刻蝕，離子注入，形成P型阱區(qū)、低阻區(qū)；重新形成阻擋層，刻蝕，離子注入，形成N型源區(qū)及P型源區(qū)；重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，淀積形成第一柵介質(zhì)層；淀積形成第二柵介質(zhì)層；重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，淀積金屬，形成柵極金屬層；重新形成阻擋層，刻蝕阻擋層形成通孔，淀積金屬，形成源極金屬層，去除阻擋層，完成制備；有效提高絕緣介質(zhì)的熱傳導(dǎo)能力和熱可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：施廣彥,張長(zhǎng)沙,張瑜潔,李昀佶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：泰科天潤(rùn)半導(dǎo)體科技（北京）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19