一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件，属于功率半导体技术领域。本发明专利技术提供的一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件在沟槽内制作沟槽源结构、P型多晶硅和沟槽栅结构，其中，沟槽源结构可以降低栅漏电容(Cgd)，降低开关损耗，当源介质层选用高K介质材料时，能够有效降低源介质电场强度；P型多晶硅实现HJD在N沟道SiC沟槽栅功率MOSFET中的集成，HJD具有更低的正向导通压降，同时抑制体二极管导通，避免双极退化引起的可靠性问题，集成的HJD没有额外增加芯片面积。集成的SiC HJD是单极型器件，反向恢复特性优于双极型的体二极管，而且由于没有外接二极管引线带来的寄生参数，稳定性更好。此外，该器件制作工艺简单可控，与现有工艺兼容性强。

【技术实现步骤摘要】
一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件及其制备方法
本专利技术属于功率半导体
，具体涉及一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件及其制备方法。
技术介绍
碳化硅(Siliconcarbide，化学式SiC)沟槽栅功率金属氧化物半导体场效应管(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，简称MOSFET)凭借SiC材料出色的性能，相比传统的硅基功率MOSFET具有更小的导通电阻，更高的工作温度和更强的抗辐射能力。另外功率MOSFET属于单极型器件，没有少数载流子注入，相比于双极型器件——绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT)具有更快的开关速度和更低的开关损耗。图1示出了一种传统SiC功率MOSFET的元胞结构。在实际应用中，功率MOSFET需要和反并联二极管配合使用，反并联二极管可以使用功率MOSFET内部寄生的PIN二极管或者外接二极管。SiC功率MOSFET内部寄生的PIN二极管正向导通压降大，而且存在严重的双极退化问题；外接二极管会降低开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件，其元胞结构包括由下至上依次层叠设置的金属化漏极(13)、N+漏区(12)、N-漂移区(11)和金属化源极(5)；/n所述N-漂移区(11)中具有沟槽源结构、P型多晶硅(8)、沟槽栅结构、P型基区(7)、P+低电阻率区(6)和N+源区(4)；/n所述沟槽源结构、P型多晶硅(8)和沟槽栅结构由下至上依次层叠设置在所述N-漂移区(11)的顶层；所述P型基区(7)位于所述沟槽栅结构的两侧，P+低电阻率区(6)和N+源区(4)侧面相互接触的位于所述P型基区(7)的顶层；/n所述金属化源极(5)位于P+低电阻率区(6)、N+源区(4)和沟槽栅结构上，所述金属化源极...

【技术特征摘要】
1.一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件，其元胞结构包括由下至上依次层叠设置的金属化漏极(13)、N+漏区(12)、N-漂移区(11)和金属化源极(5)；
所述N-漂移区(11)中具有沟槽源结构、P型多晶硅(8)、沟槽栅结构、P型基区(7)、P+低电阻率区(6)和N+源区(4)；
所述沟槽源结构、P型多晶硅(8)和沟槽栅结构由下至上依次层叠设置在所述N-漂移区(11)的顶层；所述P型基区(7)位于所述沟槽栅结构的两侧，P+低电阻率区(6)和N+源区(4)侧面相互接触的位于所述P型基区(7)的顶层；
所述金属化源极(5)位于P+低电阻率区(6)、N+源区(4)和沟槽栅结构上，所述金属化源极(5)与所述沟槽栅结构之间具有钝化层(2)；
其特征在于，所述沟槽源结构包括源介质层(9)和源电极(10)，且位于第一沟槽中，所述源电极(10)填充所述第一沟槽，所述第一沟槽的侧壁和底部与所述源电极(10)之间具有源介质层(9)，P型多晶硅(8)与源电极(10)等电位；
所述沟槽栅结构包括栅介质层(3)和栅电极(1)，且位于第二沟槽中，所述栅电极(1)填充所述第二沟槽，所述第二沟槽的侧壁和底部与所述栅电极(1)之间具有栅介质层(3)，所述栅介质层(3)的侧面与所述P型基区(7)和N+源区(4)的侧面接触。


2.根据权利要求1所述的一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件，其特征在于，所述P型多晶硅(8)的宽度小于所述栅电极(1)与所述源电极(10)的宽度。


3.根据权利要求1所述的一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件，其特征在于，所述N-漂移区(11)中还具有所述P+屏蔽层(14)，所述P+屏蔽层(14)位于所述沟槽源结构的底部，所述P+屏蔽层(14)的宽度大于或者小于所述沟槽源结构的宽度。


4.根据权利要求3所述的一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件，其特征在于，所述P+屏蔽层(14)向上并向所述沟槽源结构的两侧延伸，以包围部分所述沟槽源结构。


5.根据权利要求1-4任一项所述的一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件，其特征在于，所述N-漂移区(11)中还具有N型JFET区(15)，所述N型JFET区(15)位于所述P型基区(7)的底部，且位于所述沟槽源结构、P型多晶硅(8)和沟槽栅结构的两侧。


6.根据权利要求1-4任一项所述的一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件，其特征在于，垂直纸面方向上，所述P型多晶硅(8)在N-漂移区(11)中连续分布或间隔分布；和/或，垂直...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金平，陈子珣，涂元元，刘竞秀，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51