СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТРУКТУРЫ ЕДИНИЧНОЙ ЯЧЕЙКИ СИЛИКОНОВО-КАРБИДНОГО МОП-ТРАНЗИСТОРА
METHOD OF PRODUCTION OF A SINGLE CELL STRUCTURE OF A SILICONE-CARBIDE MOS TRANSISTOR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к области техники полупроводниковых устройств, а конкретно к способу изготовления одноячеечной структуры полевого МОП-транзистора.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Карбид кремния обладает высокими эксплуатационными качествами, такими как широкая запрещенная зона, сильное электрическое поле пробоя, высокая дрейфовая скорость насыщения и хорошая теплопроводность, что делает этот материал идеальным для изготовления устройства, способного выдерживать большую мощность, высокую частоту, высокую температуру и излучение. Карбидокремниевый полевой МОП транзистор обладает рядом преимуществ, например, высокой диэлектрической прочностью, высокой плотностью тока, и включает задающий контур, аналогичный контуру биполярного транзистора с изолированным затвором, что, таким образом, обеспечивает широкую перспективу развития. В то же время, карбид кремния является единственным широкозонным полупроводниковым материалом, который может обеспечить высококачественный оксидный слой затвора посредством самоокисления. При этом технология термического окисления карбида кремния не разработана в достаточной степени на данный момент, и образуемый канал обладает низкой подвижностью носителей, поэтому сопротивление канала является причиной очень большого отношения сопротивления в пути тока, таким образом, значительно ограничивая улучшение проводимости устройства.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель изобретения: настоящее изобретение предназначено для обеспечения метода изготовления одноячеечной структуры полевого МОП-транзистора, которая может значительно уменьшить отношение сопротивления канала к сопротивлению во включенном состоянии.
Техническое решение: метод изготовления одноячеечной структуры карбидокремниевого полевого МОП-транзистора согласно настоящему изобретению включает следующие шаги:
S1: изготовление маски для ионного легирования на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя, удаление маски для ионного легирования в легированной области КАРМАНА Р-ТИПА и сохранение маски для ионного легирования в области вертикального проводящего канала, при этом область вертикального проводящего канала имеет изогнутую форму;
S2: легирование ионами первого типа на всей кристаллической пластине для образования области легирования КАРМАНА Р-ТИПА, при этом ион первого типа ион Р-типа;
S3: изготовление маски для легирования N-области: изготовление маски для ионного легирования на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя и удаление маски для ионного легирования в легированной N-области;
S4: легирование ионами второго типа на всей кристаллической пластине для образования N-области легирования, при этом канальная область включает первую канальную область, вторую канальную область и третью канальную область; длина каналов последовательно уменьшается; ион второго типа - ион N-типа; длина первой канальной области должна быть достаточной для выдерживания запирающего напряжения; благодаря эффекту отсечки смежных первых канальных областей, короткие каналы могут использоваться во второй канальной области и третьей канальной области, обеспечивая достаточную запирающую способность устройства.
S5: изготовление маски для легирования N+-области: изготовление маски для ионного легирования на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя и удаление маски для ионного легирования в легированной N+-области;
S6: легирование ионами второго типа на всей кристаллической пластине для образования N+-области легирования;
S7: изготовление маски для легирования Р+-области: изготовление маски для ионного легирования на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя и удаление маски для ионного легирования в легированной Р+-области;
S8: легирование ионами первого типа на всей кристаллической пластине;
S9: активация имплантируемых примесей посредством высокотемпературного отжига;
S10: удаление изолирующего слоя затвора области омического контакта;
S11: изготовление металлического слоя омического контакта;
S12: образование омических контактов Р-типа и N-типа при отжиге;
S13: изготовление электрода затвора в области электрода затвора для охвата всех областей канала; и
S14: выполнение изоляции затвора-истока и утолщение металла.
Кроме того, четвертая канальная область добавляется между смежными первыми канальными областями, чтобы обеспечить возможность улучшения запирающей способности одноячеечной структуры.
Кроме того, легированная Р+-область включает множество ромбовидных легированных Р+-частей; все легированные Р+-части располагаются по прямой линии и две смежных легированных Р+-части соединяются в вершине. Благодаря этому путь тока может значительно сокращаться, уменьшая, таким образом, сопротивление во включенном стоянии. В дополнение к этому, ввиду отсутствия зазора между двумя смежными легированными Р+-частями и между краем легированной Р+-области и краем области омического контакта упрощается процесс обработки.
Кроме того, длина первой канальной области составляет 0,5-1,5 мкм.
Кроме того, длина второй канальной области составляет 0,2-1,5 мкм.
Кроме того, длина третьей канальной области составляет 0,1-1,5 мкм.
Кроме того, длина четвертой канальной области составляет 0,1-1,5 мкм.
-2
Более того, концентрация N-области легирования составляет 1е16-5Е19 см, концентрация N+-области легирования 1е18-1Е21.
Положительные эффекты: в настоящем изобретении раскрывается метод изготовления одноячеечной структуры карбидокремниевого полевого МОП-транзистора, отличающейся тем, что область проводящего канала имеет изогнутую форму, благодаря чему общая длина области вертикального проводящего канала может существенно увеличиваться, и в то же время, короткий канал может использоваться без опасения касательно преждевременного пробоя устройства в результате эффекта смыкания короткого канала, снижая, таким образом, отношение сопротивления канала к сопротивлению во включенном состоянии.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 схема, на которой приводится ионное легирование КАРМАНА Р-ТИПА согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 схема, на которой приводится ионное легирование N-типа согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 3 схема, на которой приводится ионное легирование N+-типа согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4 схема, на которой приводится ионное легирование Р+-типа согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 5 схема, на которой приводится омический контакт согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 6 взрыв-схема канала согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 7 - структурная схема конкретного варианта осуществления настоящего изобретения с добавлением четвертой канальной области;
Фиг. 8 - схема квадратной Р+-области предыдущего уровня техники; и
Фиг. 9 - схема ромбовидной Р+-области согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В S1, как показано на фиг. 1, маска для ионного легирования выполнятся на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя, маска для ионного легирования удаляется в легированной области КАРМАНА Р-ТИПА и маска для ионного легирования сохраняется в области вертикального проводящего канала, при этом область вертикального проводящего канала имеет изогнутую форму.
В S2 ионы первого типа имплантируются на всей кристаллической пластине для образования области КАРМАНА Р-ТИПА, при этом ион первого типа ион Р-типа.
В S3, как показано на фиг. 2, маска для легирования области выполняется на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя и маска для ионного легирования в легированной N-области 2 удаляется.
В S4 ионы второго типа имплантируются на всей кристаллической пластине для образования N-области легирования, при этом канальная область включает первую канальную область 6, вторую канальную область 7 и третью канальную область 8; длина каналов последовательно уменьшается; ион второго типа - ион N-типа.
В S5, как показано на фиг. 3, маска для легирования области выполняется на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя и маска для ионного легирования в легированной N+-области 3 удаляется.
В S6 ионы второго типа имплантируются на всей кристаллической пластине для образования N+-области легирования.
В S7, как показано на фиг. 4, маска для легирования области выполняется на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя и маска для ионного легирования в легированной Р+-области 4 удаляется.
В S8 ионы первого типа имплантируются на всей кристаллической пластине.
В S9 имплантируемые примеси активируются посредством высокотемпературного отжига.
В S10, как показано на фиг. 5, выполняется изолирующий слой затвора, а в области омического контакта N-типа 5 и области омического контакта Р-типа 4 изолирующие слои затвора удаляются.
В S11 металлический слой выполняется в области омического контакта N-типа 5 и области омического контакта Р-типа 4.
В S12 металлический слой, омические контакты N-типа и Р-типа между областью омического контакта N-типа 5 и области омического контакта Р-типа 4 образуются при отжиге.
В S13 электрод затвора выполняется в области электрода затвора для охвата всех областей канала.
В S14 выполняется изоляции затвора-истока и утолщение металла.
«Легированная Р+-область» - «область омического контакта Р-типа».
Легированная Р+-область 4 предыдущего уровня техники показана на фиг. 8; легированная Р+-область 4 включает множество квадратных легированных Р+-частей; предусматривается определенный зазор между смежными легированными Р+-частями, между верхним краем легированной Р+-части и верхним краем области омического контакта N-типа 5, а также между нижним краем легированной Р+-части и нижним краем области омического контакта N-типа 5. В дополнение к этому, как показано на фиг.8, ток проходит по двум смежным сторонам квадрата, путь тока является относительно длинным, а сопротивление во включенном состоянии высоким. В то же время, ширина области омического контакта N-типа 5 больше, чем ширина легированной Р+-области 4, и учитывая протекание тока и погрешность при фототравлении, обеспечивается достаточно большое значение расхождения в ширине.
Чтобы решить проблему предыдущего уровня техники, Р+-область 4 по конкретному варианту осуществления включает множество ромбовидных легированных Р+-частей, как показано на фиг. 9; все легированные Р+-части располагаются по прямой линии и две смежных легированных Р+-части соединяются в вершине. Как показано на фиг. 9, ток проходит по ромбовидной форме, которая может значительно сократить путь тока, тем самым снижая сопротивление во включенном состоянии. Кроме того, в дополнение к этому, ввиду отсутствия зазора между двумя смежными легированными Р+-частями и между краем легированной Р+-области 4 и краем области омического контакта N-типа 5 упрощается процесс обработки. Изменение сопротивления поперечного пути тока в результате погрешности при обработке структуры, как показано на фиг. 8, будет невозможным.
Как показано на фиг. 4, 5, 6 и 7, легированная Р+-область 4 включает множество ромбовидных легированных Р+-частей; все легированные Р+-части располагаются по прямой линии и две смежных легированных Р+-части соединяются в вершине. Благодаря этому путь тока может значительно сокращаться, уменьшая, таким образом, сопротивление во включенном стоянии. В дополнение к этому, так как путь тока N+-области сохранять не требуется, достаточный запас между областью омического контакта и легированной Р+-областью 4 не должен сохраняться.
В дополнение к этому, четвертая канальная область 9 может также добавляться между смежными первыми канальными областями 6, как показано на фиг. 7, для улучшения запирающей способности.