技术领域本发明涉及碳化硅半导体器件制备领域，具体涉及一种碳化硅MOSFET器件及其制备方法。本发明是一种优化碳化硅MOSFET制备流程的工艺方法。
背景技术：
碳化硅(SiC)具有优良的物理和电学特性，具有宽禁带、高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率以及良好的化学稳定性、极强的抗辐照能力和机械强度等优点。因此，SiC成为研制高温、大功率、高频功率器件的理想材料，具有广泛的应用前景。SiC可以通过热氧化生成二氧化硅，因此能够利用SiC材料制备低导通电阻，高开关速度的MOSFET器件。由于SiC基功率器件在材料成本及制备成本上远高于硅基功率器件，大大阻碍了SiC基功率器件的发展与应用。鉴于此，需要对碳化硅MOSFET器件的结构和工艺流程进行优化改进，在保证MOSFET性能的基础上，尽量减少器件制备中所需光刻板数目和光刻次数，降低器件制备难度及成本。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题本发明的目的在于解决目前SiC基MOSFET器件制备成本较高且工艺流程复杂等问题。(二)技术方案本发明提出的碳化硅MOSFET器件包括多个元胞，各元胞之间通过互联金属(12)相连接，每个所述元胞包括一个栅极、一个栅氧化层、两个源极、一个N型漂移层、一个N+缓冲层、一个N+衬底、漏极和隔离介质，其中，所述栅极(1)与源极(3)位于器件的正面，所述漏极(10)位于器件的底部，所述隔离介质(11)将所述栅极(1)与所述两个源极(2)隔离，所述栅极(1)的下方为所述栅氧化层(2)；所述N+衬底(9)形成于所述漏极(10)之上，其上依次外延形成所述N+缓冲层(8)、N型漂移层(7)；所述N型漂移层(7)顶部左右两侧分别为一个P+基区(6)，紧邻所每个述P+基区(6)分别有一个N+源区(5)，紧邻的一个P+基区(6)及一个N+源区(5)作为组合包裹于一个P型阱区(4)；所述栅氧化层(2)位于所述N型漂移层(7)之上并部分延伸至所述N+源区(5)之上，所述源极(3)覆盖部分所述P+源区(5)及全部的P+基区(6)。根据本发明的具体实施方式，所述N+源区(5)、P+基区(6)均为重掺杂。根据本发明的具体实施方式，所述P型阱区(4)分为阱区上部(4a)和阱区下部(4b)两部分，所述阱区上部4a的掺杂浓度在1E15cm-3至5E17cm-3之间，所述阱区下部4b的掺杂浓度在5E17cm-3至1E19cm-3之间。本发明提出的碳化硅MOSFET器件的制备方法，用于制造如上述的碳化硅MOSFET器件，包括以下工艺步骤：步骤S1：清洗晶片；步骤S2：光刻刻蚀在所述晶片上形成划片槽；步骤S3：排布自对准工艺所需多晶硅，离子注入阱区；步骤S4：氧化多晶硅并蒸发金属，光刻剥离后离子注入源区；步骤S5：光刻腐蚀形成基区窗口，离子注入形成基区；步骤S6：光刻腐蚀形成终端窗口，离子注入形成JTE终端；步骤S7：高温激活退火；步骤S8：栅氧氧化；步骤S9：栅电极刻蚀；步骤S10，淀积隔离介质；步骤S11，接触区域开孔，蒸发接触金属并剥离；步骤S12，蒸发pad金属，剥离形成pad区域。根据本发明的具体实施方式，所述步骤S11中使用的光刻板(m6)不仅在源极区域有图形，在栅极pad区域也存在图形。根据本发明的具体实施方式，所述步骤S4中形成源区离子注入掩膜和步骤S5中基区离子注入掩膜采用相同的光刻板(m3)，减少光刻板数目。根据本发明的具体实施方式，在所述步骤S11中，源极N型欧姆接触和P型欧姆接触通过Ni/Ti/Al金属同时形成。(三)有益效果本发明通过优化器件结构及工艺步骤，减少器件制备的工艺流程、光刻板数目和光刻次数。附图说明图1是依照本发明的单个碳化硅MOSFET元胞结构示意图；图2是依照本发明实施例的单个碳化硅MOSFET制备工艺中，步骤2中阱区离子注入示意图；图3是依照本发明实施例的单个碳化硅MOSFET制备工艺中，步骤3中源区离子注入示意图；图4是依照本发明实施例的单个碳化硅MOSFET制备工艺中，步骤5中基区离子注入示意图；图5是依照本发明实施例的单个碳化硅MOSFET制备工艺中，步骤9中形成栅极结构示意图；图6a是依照本发明实施例的单个碳化硅MOSFET制备工艺中，步骤11中ICP刻蚀之前示意图；图6b是依照本发明实施例的单个碳化硅MOSFET制备工艺中，步骤11中ICP刻蚀之后示意图；图7a是依照本发明实施例的单个碳化硅MOSFET制备工艺中，步骤11中蒸发Ni/Ti/Al之后示意图；图7b是依照本发明实施例的单个碳化硅MOSFET制备工艺中，步骤11中蒸发剥离接触金属之后示意图。具体实施方式本发明的技术方案是从器件结构、器件性能、工艺难度、器件成本等方面综合考虑，通过多次复用光刻板，将SiCMOSFET制备所需的总光刻板数目减少至七块，降低了器件制备的成本。图1是依照本发明的单个碳化硅MOSFET元胞结构示意图。如图1所示，本发明所述的SiC基MOSFET器件元胞包括：1)一个栅极；2)一个栅氧化层；3)两个源极；4)两个P型阱区；5)两个N+源区；6)两个P+基区；7)一个N型漂移层；8)一个N+缓冲层；9)一个N+衬底；10)漏极；11)隔离介质；12)互联金属。其中栅极1与源极3位于器件的正面即外延晶片的(000)晶面之上，漏极10位于器件的底部；栅极下方为栅氧化层2；N+衬底9之上依次外延形成N+缓冲层8和N型漂移层7，在N型漂移层7顶部左右两侧为P+基区6，紧邻P+基区6为N+源区5；P型阱区4包裹P+基区6及N+源区5；栅氧化层2位于N型漂移层7之上并部分延伸至N+源区5之上，源极3覆盖部分P+源区5及全部的P+基区6；漏极10形成于N+衬底9的背面；隔离介质11将栅电极与源电极隔离，元胞之间通过互联金属12相连接。上述方案中N+源区5、P+基区6均为重掺杂，采用离子注入方式形成，N+源区5和P+基区6的掺杂浓度在1E19cm-3至1E21cm-3之间。P型阱区4分为上部4a和下部4b两部分，采用离子注入的方式形成，阱区上部4a的掺杂浓度在1E15cm-3至5E17cm-3之间，阱区下部4b的掺杂浓度在5E17cm-3至1E19cm-3之间。所有的离子注入在500℃以上进行，并采用高温激活退火，退火温度在1500℃以上。为实现上述碳化硅MOSFET器件，本发明提供了一种碳化硅MOSFET器件的制备方法，通过七块光刻板多次复用，实现碳化硅MOSFET元胞、互联及JTE终端结构。七块光刻板分别为：(1)划片槽光刻版(第一光刻板m1)；(2)自对准多晶硅排布光刻板(第二光刻板m2)；(3)base光刻板(第三光刻板m3)；(4)JTE光刻板(第四光刻板m4)；(5)多晶硅栅光刻板(第五光刻板m5)；(6)接触区域光刻板(第六光刻板m6)；(7)金属pad光刻板(第七光刻板m7)；其中第六光刻板m6不仅在源极区域有图形，在栅极pad区域也存在图形。为实现上述碳化硅MOSFET器件，本发明提供了使用七块光刻板制备MOSFET器件的方法，主要包括：步骤1：清洗晶片；步骤2：光刻刻蚀形成划片槽，该步骤使用第一光刻板m1；步骤3：排布自对准工艺所需多晶硅，离子注入阱区，该步骤使用第二光刻板m2；步骤4：氧化多晶硅并蒸发金属，光刻剥离后离子注入源区，该步骤使用第三光刻板m3；步骤5：光刻腐蚀形成基区窗口，离子注入形成基区，该步骤复使用第三光刻板m3；步骤6：光刻腐蚀形成终端窗口，离子注入形成JTE终端，该步骤使用第四光刻板m4；步骤7：高温激活退火；步骤8：栅氧氧化；步骤9：栅电极刻蚀，该步骤使用第五光刻板m5；步骤10，淀积隔离介质；步骤11，接触区域开孔，蒸发接触金属并剥离，该步骤使用第六光刻板m6；步骤12，蒸发pad金属，剥离形成pad区域，该步骤使用第七光刻板m7。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。本发明的一个实施例给出碳化硅MOSFET器件的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：SiC衬底的清洗：a.依次用丙酮和乙醇超声清洗三遍，再用去离子水冲洗；b.进行有机清洗后将衬底放入浓硫酸和双氧水的混合液中煮10min，浓硫酸和双氧水的比例为1∶1；c.将煮过浓硫酸的衬底依次用一号液和二号液煮10min，再用去离子水冲洗干净后用氮气吹干待用，一号液为氨水、过氧化氢和去离子水的混合液，按体积比氨水∶过氧化氢∶去离子水为1∶2∶5，二号液为盐酸、过氧化氢和去离子水的混合液，按体积比盐酸∶过氧化氢∶去离子水为1∶2∶5；d.将冲洗后的衬底放入缓冲液内浸泡至少1min，去除衬底表面的自然氧化物SiO2，缓冲液是。步骤S2：光刻刻蚀形成划片槽，该步骤使用光刻板(1)；在本步骤中，首先使用PECVD淀积厚度为2um的二氧化硅层，涂胶并使用光刻板(1)光刻，显影后ICP刻蚀二氧化硅，再以二氧化硅层为掩膜，ICP刻蚀SiC，刻蚀深度约为1um。步骤S3：排布自对准工艺所需多晶硅，离子注入阱区，该步骤使用光刻板(2)；在本步骤中，如图2所示，首先使用LPCVD淀积厚度为30nm的二氧化硅层，之后在二氧化硅层之上淀积厚度为1.5um的多晶硅层，之后利用热氧化或化学气相积的方法在多晶硅层上形成二氧化硅层。涂胶后使用光刻板(2)光刻，BOE溶液腐蚀该二氧化硅层，作为刻蚀多晶硅所需的掩膜。使用ICP刻蚀多晶硅，形成离子注入阱区掩膜，注入时选择高剂量高能量Al离子，注入形成阱区底部4b，低剂量低能量Al离子，注入形成阱区顶部4a。步骤S4：氧化多晶硅并蒸发金属，光刻剥离后离子注入源区，该步骤使用光刻板(3)；在本步骤中，如图3所示，首先对晶片进行热氧化，温度900℃，时间10小时，使多晶硅被氧化展宽约0.5um。之后在晶片表面涂胶，使用光刻板(3)光刻显影后蒸发300nm金属Ni，剥离金属Ni作为离子注入掩膜，离子注入N离子形成源区。步骤S5：光刻腐蚀形成基区窗口，离子注入形成基区，该步骤复用光刻板(3)；在本步骤中，如图4所示，首先依步骤1清洗晶片表面，去除表面的二氧化硅、多晶硅和金属Ni，在晶片表面利用PECVD淀积厚度为1um的二氧化硅层，涂胶后使用光刻板(3)进行光刻，显影后BOE溶液腐蚀打开离子注入窗口，使用N离子注入形成基区。步骤S6：光刻腐蚀形成终端窗口，离子注入形成JTE终端，该步骤使用光刻板(4)；在本步骤中，首先依步骤1清洗晶片表面，去除表面的二氧化硅、多晶硅和金属，在晶片表面利用PECVD淀积厚度为1um的二氧化硅层，涂胶后使用光刻板(4)进行光刻，显影后利用BOE溶液腐蚀打开离子注入窗口，使用Al离子注入形成终端JTE区域。步骤S7：高温激活退火；在本步骤中，利用高温退火激活之前几步注入的离子。为防止碳化硅表面的Si原子蒸发，在激活退火之前可以使用C膜或者AlN覆盖层或是在SiH4环境中进行退火，两次退火温度为1800℃。步骤S8：栅氧氧化；在本步骤中，清洗晶片表面后将晶片在氧化炉中干氧氧化，氧化温度为1250℃，氧化层厚度约为50nm；氧化完成后，在NO氛围中退火，退火温度为1300℃。步骤S9：栅电极刻蚀，该步骤使用光刻板(5)；在本步骤中，如图5所示，首先对晶片进行清洗，在栅氧化层上沉积N型掺杂的多晶硅，涂胶后使用光刻板5光刻、显影。利用光刻胶为掩膜，刻蚀多晶硅形成栅极结构。步骤S10，淀积隔离介质；在本步骤中，使用PECVD淀积二氧化硅隔离介质，厚度为1um；步骤S11：接触区域开孔，蒸发接触金属并剥离，该步骤使用光刻板(6)；在本步骤中，如图6a-6b所示，在隔离介质上涂胶，使用光刻板(6)光刻、显影。以光刻胶为掩膜，ICP刻蚀隔离介质。之后如图7a-7b所示，蒸发Ni/Ti/Al金属作为欧姆接触金属，利用ICP刻蚀时所用的光刻胶剥离金属。之后用光刻胶保护晶片正面，蒸发金属Ni作为漏极欧姆接触金属，在N2或者Ar环境中接触金属退火，退火温度975℃，时间2分钟，实现源极和漏极欧姆接触。步骤S12，蒸发pad金属，剥离形成pad区域，该步骤使用光刻板(7)在本步骤中，在晶片正面涂胶，使用光刻板(7)光刻、显影，之后蒸发Al并剥离，作为pad金属。至此，碳化硅n沟道MOSFET器件的元胞制作完毕，最终元胞结构如图1所示。在实际器件制备中，器件的多个元胞可以同时制备，元胞可以有多种排列方式，如条形、矩形和六角形等。制备完成后的元胞可以通过隔离、金属互联、封装后作为商业化的碳化硅n沟道MOSFET器件。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。