一种碳化硅器件和功率器件的制作方法

本技术涉及半导体，尤其涉及一种碳化硅器件和一种功率器件。

背景技术：

1、半导体材料碳化硅（sic）因其具有禁带宽度大、临界击穿电场高、饱和电子漂移速度快以及热导率优异等固有特性，成为了制备高压、高频、高温功率器件的理想材料。与传统的硅（si）基功率器件相比，碳化硅器件，特别是碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（sic mosfet），能够在更恶劣的工作条件下稳定运行，同时实现更低的导通损耗和更高的开关频率，因此在新能源、轨道交通、智能电网等高端领域展现出巨大的应用潜力。特别是沟槽栅结构的碳化硅器件，通过将栅极嵌入半导体基体内，能够实现更高的元胞密度和更低的导通电阻，性能优势显著。然而，随着器件结构从平面型向沟槽型演进，也引入了一系列严峻的技术挑战。

2、首先，由于碳化硅材料本身具有极高的临界击穿电场，这使得在器件承受高反向偏压时，栅极下方的氧化层（栅氧）会承受异常高的电场强度。这种高电场会加剧载流子对栅氧层的注入和俘获，导致器件阈值电压不稳定，长期工作下会引发栅氧层的提前击穿，严重威胁器件的长期工作可靠性。其次，传统的沟槽栅结构通常为对称设计。这种结构在追求低导通电阻的同时，往往会带来较大的栅漏电容（cgd，或称米勒电容），从而降低了器件的开关速度，增加了开关损耗，制约了其在高效电能转换系统中的应用。此外，对称结构下的电流分布相对集中，导致局部电流密度偏高，这不仅不利于散热，容易在器件内部形成热点，也削弱了器件在短路等异常工况下的耐受能力。

3、因此，如何提供一种具有较高可靠性的碳化硅器件是亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、因此，为克服以上现有技术的至少部分缺陷和不足，本实用新型实施例提出了一种碳化硅器件，能够使得碳化硅器件的可靠性提升。

2、一方面，本实用新型实施例提出的一种碳化硅器件，包括：衬底层；外延层，形成于所述衬底层的一侧上；漏极层，形成于所述衬底层远离所述外延层的一侧上；p型掺杂层，包括第一p型掺杂层和第二p型掺杂层，所述第一p型掺杂层和所述第二p型掺杂层均形成于所述外延层远离所述衬底层的一侧上；氧化层，形成于所述外延层远离所述衬底层的一侧上、且位于所述第一p型掺杂层和所述第二p型掺杂层之间；第一栅极和第二栅极，分别形成于所述氧化层内，且互不接触，其中，所述第一栅极与所述第二栅极呈非对称设置；钝化层，形成于所述第一栅极和所述第二栅极上；金属层，形成于所述钝化层上、且于所述第二栅极相连接金属层，形成于所述钝化层上、且与所述第二栅极相连接；其中，所述碳化硅器件包括相对的第一侧和第二侧，所述第一栅极在所述氧化层内靠近所述第一侧设置，所述第二栅极在所述氧化层内靠近所述第二侧设置，所述第一栅极至所述第一侧的侧壁之间的距离大于所述第二栅极至所述第二侧的侧壁之间的距离。

3、在本实用新型的一个实施例中，所述碳化硅器件包括相对的第一侧和第二侧，所述第一栅极在所述氧化层内靠近所述第一侧设置，所述第二栅极在所述氧化层内靠近所述第二侧设置；其中，所述第一栅极至所述第一侧侧壁之间具有第一距离，所述第二栅极至所述第二侧侧壁之具有第二距离，所述第一距离与所述第二距离之间的距离比范围为(4：3)~(8：5)。

4、在本实用新型的一个实施例中，所述第一距离与所述第二距离之间的距离比为(3：2)。

5、在本实用新型的一个实施例中，所述第一栅极靠近所述衬底层的一端处设置有朝向所述衬底层方向延伸的第一延伸部；和/或，所述第二栅极靠近所述衬底层的一端处设置有朝向所述衬底层方向延伸的第二延伸部。

6、在本实用新型的一个实施例中，所述第一栅极靠近所述衬底层的一端与所述氧化层靠近所述衬底层的一端之间具有第三距离，所述第三距离的长度为0.4微米-0.6微米。

7、在本实用新型的一个实施例中，所述氧化层包括薄膜氧化层，所述薄膜氧化层位于所述第一栅极与所述第一p型掺杂层之间、以及所述第二栅极与所述第二p型掺杂层。

8、在本实用新型的一个实施例中，所述第一p型掺杂层位于所述第一栅极远离所述第二栅极的一侧；所述碳化硅器件还包括：p型重掺层，形成于所述外延层远离所述衬底层的一侧上、且位于所述第一p型掺杂层远离所述第一栅极的一侧。

9、在本实用新型的一个实施例中，所述p型重掺层的掺杂浓度高于所述p型掺杂层的掺杂浓度。

10、在本实用新型的一个实施例中，还包括：n型掺杂层，形成于所述第一p型掺杂层远离所述外延层的一侧上；和/或，缓冲层，形成于所述衬底层与所述外延层之间。

11、另一方面，本实用新型实施例提供的一种功率器件，包括：如上所述的碳化硅器件。

12、由上可知，本实用新型上述技术特征可以具有如下有益效果：本申请通过将栅极分离成不对称的第一栅极和第二栅极，将传统对称结构中的双侧电流通道优化为主导的单侧电流通道。这一设计在充分利用绝缘栅双极晶体管（igbt） 双极导电、导通电阻低的固有优势，确保不牺牲导通性能的前提下，有效拓宽了电流路径，显著降低了局部的峰值电流密度，从而显著提升了器件的短路耐受能力。

1.一种碳化硅器件(10)，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的碳化硅器件(10)，其特征在于，所述第一栅极(130)至所述第一侧的侧壁之间具有第一距离，所述第二栅极(140)至所述第二侧的侧壁之间具有第二距离，所述第一距离与所述第二距离之间的距离比范围为(4：3)~(8：5)。

3.根据权利要求2所述的碳化硅器件(10)，其特征在于，所述第一距离与所述第二距离之间的距离比为(3：2)。

4.根据权利要求1所述的碳化硅器件(10)，其特征在于，所述第一栅极(130)靠近所述衬底层(100)的一端处设置有朝向所述衬底层(100)方向延伸的第一延伸部(131)；和/或，所述第二栅极(140)靠近所述衬底层(100)的一端处设置有朝向所述衬底层(100)方向延伸的第二延伸部(142)。

5.根据权利要求1所述的碳化硅器件(10)，其特征在于，所述第一栅极(130)靠近所述衬底层(100)的一端与所述氧化层(120)靠近所述衬底层(100)的一端之间具有第三距离，所述第三距离的长度为0.4微米-0.6微米。

6.根据权利要求1所述的碳化硅器件(10)，其特征在于，所述氧化层(120)包括薄膜氧化层(121)，所述薄膜氧化层(121)位于所述第一栅极(130)与所述第一p型掺杂层(151)之间、以及所述第二栅极(140)与所述第二p型掺杂层(152)。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的碳化硅器件(10)，其特征在于，所述第一p型掺杂层(151)位于所述第一栅极(130)远离所述第二栅极(140)的一侧；所述碳化硅器件(10)还包括：

8.根据权利要求7所述的碳化硅器件(10)，其特征在于，所述p型重掺层(170)的掺杂浓度高于所述p型掺杂层的掺杂浓度。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的碳化硅器件(10)，其特征在于，还包括：

10.一种功率器件，其特征在于，包括：