环形栅SiCMOSFET功率器件及制作方法技术

本发明专利技术公开一种环形栅SiC MOSFET功率器件及制作方法，涉及半导体技术领域，包括漏极金属层、SiC衬底、漂移层、在漂移层上开设的两个环形阱区，两个源区分别设置于环形阱区内部；内阱区内部的为MOSFET功率器件的第一源区，外阱区内部的为MOSFET功率器件的第二源区；第一源区和第二源区上方设置有源极金属区；栅极设置于内阱区和外阱区上方的源极金属区之间；内阱区与第一源区形成第一PN结，外阱区与第二源区形成第二PN结。该器件形成的导电沟道为围绕栅极的结构，所以纵向电流分布为环形，避免了电流集中，降低了器件内部的电流密度，改善内部的电流分布情况，降低器件内部电流集中，降低器件导通电阻。降低器件导通电阻。降低器件导通电阻。

【技术实现步骤摘要】
环形栅SiC MOSFET功率器件及制作方法


[0001]本专利技术属于半导体
，具体涉及一种环形栅SiC MOSFET功率器件及制作方法。

技术介绍

[0002]碳化硅SiC材料因其优越的物理特性，广泛受到人们的关注和研究。其高温大功率电子器件具备输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、耐高温高压等优点，在开关稳压电源、高频加热、汽车电子以及功率放大器等方面取得了广泛应用。
[0003]然而在相关技术中，普通SiC器件的栅极漏极和源极都是集中在内部，存在着器件内部电流集中，部分区域电流密度高，部分区域无电流的情况，对器件性能存在一些影响。此外，因为传统MOS管器件的导电沟道都处于中心区域，所以还存在器件电流分布在内部，不容易散热的情况。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种环形栅SiC MOSFET功率器件及制作方法，解决半导体器件电流密度分布不均匀和散热困难的问题。
[0005]一方面，本申请提供一种环形栅SiC MOSFET功率器件，包括漏极金属层、位于所述漏极金属层上方的碳化硅SiC衬底、位于所述SiC衬底上方的漂移层、在所述漂移层上开设的两个环形阱区，两个源区分别设置于所述环形阱区内部；其中，内阱区内部的为MOSFET功率器件的第一源区，外阱区内部的为MOSFET功率器件的第二源区；所述第一源区和所述第二源区上方设置有源极金属区；栅极设置于所述内阱区和所述外阱区上方的所述源极金属区之间，形成环形结构；所述内阱区与所述第一源区形成第一PN结，所述外阱区与所述第二源区形成第二PN结。
[0006]具体的，所述内阱区与所述外阱区为同心圆结构，纵向深度相同；所述内阱区在MOSFET功率器件中心形成圆形结构，构成MOSFET功率器件的第一源极；所述外阱区将所述内阱区包围在内部，形成环形结构，构成MOSFET功率器件的第二源极。
[0007]具体的，所述第一源极上方设置有圆形的第一源极金属区，所述第二源极上方设置有环形的第二源极金属区。
[0008]具体的，所述第一源极和所述第二源极之间的所述漂移层形成环形导电沟道。
[0009]具体的，所述环形导电沟道上方设置有栅极绝缘区，形成环形结构，且所述栅极绝缘区内外分边别横向延伸到两个环形阱区上方，与MOSFET功率器件的两个源区接触。
[0010]具体的，所述栅极位于所述栅极绝缘区上方，形成环形平面栅结构。
[0011]具体的，两个环形阱区为P型区。
[0012]另一方面，本申请提供一种环形栅SiC MOSFET功率器件制作方法，用于上述方面所述的环形平面栅SiC 纵向MOSFET功率器件，所述方法包括：S1，在MOSFET功率器件的漂移层上方设置第一阻挡层，并通过对所述第一阻挡层
进行蚀刻，并对外延层进行离子注入，在所述漂移层上生成两个环形阱结构；S2，重新在所述漂移层上生成第二阻挡层并进行蚀刻，以及对两个环形阱结构进行离子注入，生成第一源区和第二源区；S3，依次在所述漂移层上方生长氧化层和第三阻挡层，通过栅极绝缘去淀积，形成栅极绝缘区；S4，在所述氧化层上重新形成第四阻挡层，并进行蚀刻和源极金属淀积，形成源极金属区；S5，在所述氧化层上重新形成第五阻挡层，并进行蚀刻和栅极金属淀积，形成栅极金属区。
[0013]具体的，S1包括：在所述漂移层上方生成纵向深度相同的圆形孔和环形孔；圆形孔位于MOSFET功率器件的中心，环形孔包围中心的圆形孔；分别通过内部圆形孔和外部环形孔对外延层进行离子注入，形成内阱结构和外阱结构；所述内阱结构、外阱结构、和所述漂移层的水平高度一致；S2包括：在所述漂移层设置所述第二阻挡层，并对内外阱结构进行蚀刻，形成中心呈圆形的内阱区，以及包围所述内阱区的外阱区；形成的凹陷部为有源区孔；分别对所述内阱区和所述外阱区进行离子注入，在各自的凹陷部对应生成所述第一源区和所述第二源区。
[0014]具体的，S3包括：在所述漂移层的水平面上生成所述氧化层和所述第三阻挡层，并对所述第三阻挡层进行蚀刻，在所述内阱区和外阱区之间的环形导电沟道上方形成栅极绝缘孔；通过对栅极绝缘孔进行栅极绝缘去沉淀，形成所述栅极绝缘区；其中，所述栅极绝缘区的两端横向延伸到两个环形阱区上方，与MOSFET功率器件的两个源区接触；S4包括：重新在所述氧化层上方形成所述第四阻挡层并进行蚀刻，在所述第一源区和所述第二源区上方形成源区金属孔；通过对源区金属孔进行源极金属沉淀，形成所述源极金属区；S5包括：重新在所述氧化层上生成所述第五阻挡层并进行蚀刻，在所述栅极绝缘区上生成栅极孔；通过对栅极绝缘孔进行栅极金属淀积，生成所述栅极金属区。
[0015]本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：在结构设置了内外嵌套的两个源极结构，内外嵌套的两个源极结构可以对MOSFET功率器件的源极进行分流，降低源极电流密度；将栅极结构设置成环形，形成内外两个纵向且嵌套分布的环状PN结，实现对内外双阱之间的环形导电沟道进行控制。导电沟道从传统的中心迁移到器件外部并设计成环形结构，这样可以将纵向电流变成环形，增加了电流流动的面积，避免了电流集中，降低了器件内部的电流密度；不仅降低器件导通电阻，还提高了器件的散热性能。
附图说明
[0016]图1是本申请提供的环形栅SiC MOSFET功率器件的剖面示意图；图2是环形栅SiCMOSFET功率器件的局部放大图；图3是本申请提供的环形栅SiC MOSFET功率器件的A
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A和B
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B截面图；
图4是本申请提供的环形栅SiC MOSFET功率器件电流分布示意图；图5是本申请实施例提供的环形栅SiC MOSFET功率器件制作方法的流程图；图6是生成环形阱结构的器件剖面示意图；图7是生成第一源区和第二源区的器件剖面示意图；图8是生成形成栅极绝缘区的器件剖面示意图；图9是形成源极金属区的器件剖面示意图；图10是形成栅极的器件剖面示意图。
[0017]附图标记：1
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漏极金属层，2
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SiC衬底，3
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漂移层，31
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环形导电沟道，4
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阱区，41
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内阱区，42
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外阱区，5
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源区，51
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第一源区，52
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第二源区，6
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栅极绝缘区，7
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源极金属区，71
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第一源极金属区，72
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第二源极金属区，8
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栅极，91
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第一阻挡层，92
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第二阻挡层，93
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第三阻挡层，94
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第四阻挡层，95
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第五阻挡层。
具体实施方式
[0018]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
[0019]在本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环形栅SiC MOSFET功率器件，其特征在于，包括漏极金属层(1)、位于所述漏极金属层(1)上方的碳化硅SiC衬底(2)、位于所述SiC衬底(2)上方的漂移层(3)、在所述漂移层(3)上开设的两个环形阱区(4)，两个源区(5)分别设置于所述环形阱区(4)内部；其中，内阱区(41)内部的为MOSFET功率器件的第一源区(51)，外阱区(42)内部的为MOSFET功率器件的第二源区(52)；所述第一源区(51)和所述第二源区(52)上方设置有源极金属区(7)；栅极(8)设置于所述内阱区(41)和所述外阱区(42)上方的所述源极金属区(7)之间，形成环形结构；所述内阱区(41)与所述第一源区(51)形成第一PN结(91)，所述外阱区(42)与所述第二源区(52)形成第二PN结(92)。2.根据权利要求1所述的环形栅SiC MOSFET功率器件，其特征在于，所述内阱区(41)与所述外阱区(42)为同心圆结构，纵向深度相同；所述内阱区(41)在MOSFET功率器件中心形成圆形结构，构成MOSFET功率器件的第一源极；所述外阱区(42)将所述内阱区(41)包围在内部，形成环形结构，构成MOSFET功率器件的第二源极。3.根据权利要求2所述的环形栅SiC MOSFET功率器件，其特征在于，所述第一源极上方设置有圆形的第一源极金属区(71)，所述第二源极上方设置有环形的第二源极金属区(72)。4.根据权利要求3所述的环形栅SiC MOSFET功率器件，其特征在于，所述第一源极和所述第二源极之间的所述漂移层(3)形成环形导电沟道(31)。5.根据权利要求4所述的环形栅SiC MOSFET功率器件，其特征在于，所述环形导电沟道(31)上方设置有栅极绝缘区(6)，形成环形结构，且所述栅极绝缘区(6)内外分边别横向延伸到两个环形阱区上方，与MOSFET功率器件的两个源区接触。6.根据权利要求5所述的环形栅SiC MOSFET功率器件，其特征在于，所述栅极(8)位于所述栅极绝缘区(6)上方，形成环形平面栅结构。7.根据权利要求1
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6任一所述的环形栅SiC MOSFET功率器件，其特征在于，两个环形阱区(4)为P型区。8.一种环形栅SiC MOSFET功率器件制作方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗寅，谭在超，丁国华，
申请(专利权)人：苏州锴威特半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：