本申請涉及半導體器件，具體涉及一種碳化硅晶體管結構及其制備方法。

背景技術：

1、碳化硅(sic)具有寬禁帶、高導熱率、高擊穿電壓以及高電子飽和漂移速率，在高功率、高溫、高頻及抗輻射電子電力領域有良好的前景。碳化硅平面mosfet(metal?oxidesemiconductor?field?effect?transistor，金屬氧化物半導體場效應晶體管)與相同功率等級的硅mosfet相比，碳化硅mosfet導通電阻、開關損耗大幅降低，適用更高的工作頻率，且大大提高了高溫穩定性。其中，溝道遷移率是碳化硅mosfet器件性能的關鍵參數，提高溝道遷移率可以有效降低開啟電壓和導通電阻，從而減少大電流下的損耗，提高器件的導電性能。換言之，若要提高碳化硅mosfet器件的溝道遷移率，則需降低其導通時的導通電阻。

2、導通電阻是衡量sic平面mosfet性能的重要參數之一。功率器件想要獲得高的開關效率，器件本身的功率損耗要盡可能的減小。器件的導通電阻越小，在同樣的額定電流下，器件的輸出功率越高，器件的功率損耗越低。圖1示出了現有技術中一種sic平面mosfet器件。以sic平面mosfet器件為例，介紹sic器件導通時的總體導通電阻rdson。如圖1所示，sic?mosfet導通時的電阻為：

3、rdson＝rcs+rn++rch+ra+rjfet+rdrift+rbuffer+rsub+rcd

4、其中，rcs為源極接觸電阻，rn+為第一摻雜區(n型重摻雜區)電阻，rch為溝道電阻，ra為積累層電阻，rjfet為jfet(結型場效應晶體管)區電阻，rdrift為漂移區電阻，rbuffer為緩沖層電阻，rsub為襯底電阻，rcd為漏極接觸電阻。

5、現有的碳化硅晶體管結構制備過程中，在形成第一摻雜區時，需要使用掩膜層遮擋后續形成第二摻雜區的位置，以在第一摻雜區中留有孔洞。這種制備方法使得第一摻雜區尺寸受到限制而不能進一步縮小，而較大的第一摻雜區尺寸也導致了晶體管整體導通電阻較大。

6、需要說明的是，在上述背景技術部分公開的信息僅用于加強對本發明的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

技術實現思路

1、針對現有技術中的問題，本申請的目的在于提供一種碳化硅晶體管結構及其制備方法，在制備第一摻雜區時不受硬掩膜的影響而可以設計為更小的尺寸，從而有利于減小晶體管結構的導通電阻。

2、本申請實施例提供一種碳化硅晶體管結構的制備方法，包括：

3、提供一碳化硅襯底；

4、于所述碳化硅襯底內形成阱區；

5、于所述阱區中形成第一摻雜區；

6、對所述第一摻雜區和所述阱區進行離子注入形成從所述第一摻雜區延伸至所述阱區的第二摻雜區，其中，在形成位于所述阱區內的第二摻雜區部分時，采用第一濃度的離子注入，在形成位于所述第一摻雜區內的第二摻雜區部分時，采用第二濃度的離子注入，所述第二濃度高于所述第一濃度；

7、于所述碳化硅襯底的頂面形成柵極結構。

8、在一些實施例中，所述阱區和所述第二摻雜區具有第一導電類型，所述第一摻雜區具有第二導電類型，所述第一導電類型和所述第二導電類型不同。

9、在一些實施例中，所述第二摻雜區的頂面與所述第一摻雜區的頂面平齊。

10、在一些實施例中，于所述阱區中形成第一摻雜區時，所述第一摻雜區為在第一方向和第二方向上均連續的結構，所述第一方向與所述碳化硅襯底的頂面平行，所述第二方向與所述碳化硅襯底的頂面垂直。

11、在一些實施例中，對所述第一摻雜區和所述阱區進行離子注入形成從所述第一摻雜區延伸至所述阱區的第二摻雜區之后，在所述第一方向上，所述第二摻雜區將所述第一摻雜區分隔為相互獨立的兩部分。

12、在一些實施例中，對所述第一摻雜區和所述阱區進行離子注入形成從所述第一摻雜區延伸至所述阱區的第二摻雜區，包括如下步驟：

13、采用第一濃度的離子注入，在所述阱區進行第一導電類型的離子摻雜，形成所述第二摻雜區在阱區中的部分；

14、采用第二濃度的離子注入，在所述第一摻雜區進行第一導電類型的離子摻雜，使所述第一摻雜區部分反型，并形成所述第二摻雜區在所述第一摻雜區中的部分。

15、在一些實施例中，所述第一摻雜區在第一方向的尺寸小于所述阱區在第一方向的尺寸，所述第一摻雜區在第二方向的尺寸小于所述阱區在第二方向的尺寸。

16、在一些實施例中，于所述碳化硅襯底內形成阱區，包括如下步驟：

17、于所述碳化硅襯底的頂面形成具有第一開口的掩膜層；

18、以所述掩膜層為遮擋進行離子注入，于所述碳化硅襯底內對應所述第一開口的區域形成阱區。

19、在一些實施例中，于所述阱區中形成第一摻雜區，包括如下步驟：

20、于所述掩膜層的第一開口的側壁形成阻擋層；

21、在所述阻擋層的自對準下進行離子注入，于所述阱區內形成第一摻雜區。

22、本申請實施例還提供一種碳化硅晶體管結構，采用所述的制備方法得到，所述結構包括：

23、碳化硅襯底，所述碳化硅襯底內形成有阱區，所述阱區內形成有第一摻雜區；

24、第二摻雜區，自所述第一摻雜區延伸至所述阱區內；

25、柵極結構，形成于所述碳化硅襯底的頂面。

26、本申請所提供的碳化硅晶體管結構及其制備方法具有如下優點：

27、通過采用本申請的碳化硅晶體管結構的制備方法，在制備第一摻雜區時不受硬掩膜的影響而可以設計為更小的尺寸，形成第二摻雜區在第一摻雜區中的部分時，采用更高濃度的離子注入先使第一摻雜區反型，然后摻雜得到第二摻雜區，通過該方法得到的碳化硅晶體管結構可具有更小尺寸的第一摻雜區，具有更小的第一摻雜區導通電阻，進而降低了整體碳化硅晶體管的導通電阻。

技術特征：

1.一種碳化硅晶體管結構的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的碳化硅晶體管結構的制備方法，其特征在于，所述阱區和所述第二摻雜區具有第一導電類型，所述第一摻雜區具有第二導電類型，所述第一導電類型和所述第二導電類型不同。

3.根據權利要求1所述的碳化硅晶體管結構的制備方法，其特征在于，所述第二摻雜區的頂面與所述第一摻雜區的頂面平齊。

4.根據權利要求1所述的碳化硅晶體管結構的制備方法，其特征在于，于所述阱區中形成第一摻雜區時，所述第一摻雜區為在第一方向和第二方向上均連續的結構，所述第一方向與所述碳化硅襯底的頂面平行，所述第二方向與所述碳化硅襯底的頂面垂直。

5.根據權利要求4所述的碳化硅晶體管結構的制備方法，其特征在于，對所述第一摻雜區和所述阱區進行離子注入形成從所述第一摻雜區延伸至所述阱區的第二摻雜區之后，在所述第一方向上，所述第二摻雜區將所述第一摻雜區分隔為相互獨立的兩部分。

6.根據權利要求2所述的碳化硅晶體管結構的制備方法，其特征在于，對所述第一摻雜區和所述阱區進行離子注入形成從所述第一摻雜區延伸至所述阱區的第二摻雜區，包括如下步驟：

7.根據權利要求4所述的碳化硅晶體管結構的制備方法，其特征在于，所述第一摻雜區在第一方向的尺寸小于所述阱區在第一方向的尺寸，所述第一摻雜區在第二方向的尺寸小于所述阱區在第二方向的尺寸。

8.根據權利要求1所述的碳化硅晶體管結構的制備方法，其特征在于，于所述碳化硅襯底內形成阱區，包括如下步驟：

9.根據權利要求8所述的碳化硅晶體管結構的制備方法，其特征在于，于所述阱區中形成第一摻雜區，包括如下步驟：

10.一種碳化硅晶體管結構，其特征在于，采用權利要求1至9中任一項所述的制備方法得到，所述結構包括：

技術總結
本申請提供了一種碳化硅晶體管結構及其制備方法，所述方法包括：提供一碳化硅襯底；于所述碳化硅襯底內形成阱區；于所述阱區中形成第一摻雜區；對所述第一摻雜區和所述阱區進行離子注入形成從所述第一摻雜區延伸至所述阱區的第二摻雜區，其中，在形成位于所述阱區內的第二摻雜區部分時，采用第一濃度的離子注入，在形成位于所述第一摻雜區內的第二摻雜區部分時，采用第二濃度的離子注入，所述第二濃度高于所述第一濃度；于所述碳化硅襯底的頂面形成柵極結構。通過采用本申請，在制備第一摻雜區時不受硬掩膜的影響而可以設計為更小的尺寸，從而有利于減小晶體管結構的導通電阻。

技術研發人員：王群,劉慧娟,楊順舟,陳晨
受保護的技術使用者：上海積塔半導體有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28