集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET制造技术

本申请公开了一种集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET，属于半导体器件技术领域。该集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET包括：N

【技术实现步骤摘要】
集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET


[0001]本申请属于半导体器件
，尤其涉及一种集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET。

技术介绍

[0002]金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)是一种半导体器件，广泛用于开关目的和电子设备中电子信号的放大。垂直碳化硅沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(TG
‑
MOSFET)由于其驱动简单、开关速度快等优点，在大功率应用中极受欢迎，同时，其沟槽型MOSFET消除了平面MOSFET的结型场效应管(JFET)区，可以降低器件导通电阻、减小元胞尺寸及降低生产成本。
[0003]TG
‑
MOSFET其体内寄生的二极管在器件关断时的反向恢复性能较差，这会限制其在高频方向的应用。高频方向的应用可以通过增加肖特基二极管实现，但如果在TG
‑
MOSFET的外部反向并联一个肖特基势垒二极管，不仅会增大电路模块面积，还会引入额外的寄生效应。

技术实现思路

[0004]本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET，可以降低器件在关断状态的反向恢复电荷，提升器件的反向恢复速度，不会引入额外的寄生效应。
[0005]第一方面，本申请提供了一种集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET，包括：
[0006]N+碳化硅衬底层；
[0007]N
‑
碳化硅漂移层，所述N
‑
碳化硅漂移层设于所述N+碳化硅衬底层上，所述N
‑
碳化硅漂移层内设有P柱，所述N
‑
碳化硅漂移层上依次设有N+区和P
‑
body区；
[0008]沟槽栅极结构，所述沟槽栅极结构设置于所述N+区和所述P
‑
body区，所述沟槽栅极结构包括与所述N
‑
碳化硅漂移层接触的栅极氧化层和位于所述栅极氧化层上方的栅极层，所述沟槽栅极结构的第一侧被刻蚀；
[0009]肖特基金属结构，所述肖特基金属结构与所述P柱接触，所述肖特基金属结构与所述N+区接触形成肖特基二极管，所述肖特基金属结构和所述沟槽栅极结构的第二侧之间限定出的容纳槽内填充有低介电常数介质。
[0010]根据本申请的集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET，通过设置部分被刻蚀的沟槽栅极结构，肖特基金属结构与N+区接触形成肖特基二极管，将肖特基二极管集成于垂直碳化硅沟槽型MOSFET，可以降低器件在关断状态的反向恢复电荷，提升器件的反向恢复速度，不会引入额外的寄生效应。
[0011]根据本申请的一个实施例，所述肖特基金属结构与所述P柱的接触为欧姆接触。
[0012]根据本申请的一个实施例，所述沟槽栅极结构的第一侧被完全刻蚀或部分刻蚀。
[0013]根据本申请的一个实施例，还包括：
[0014]源极结构，所述P
‑
body区上还设有源区和P+区，所述源极结构设于所述源区和所述P+区上。
[0015]根据本申请的一个实施例，还包括：
[0016]漏极结构，所述漏极结构设于所述N+碳化硅衬底层的远离所述N
‑
碳化硅漂移层的一面。
[0017]根据本申请的一个实施例，所述栅极层为金属栅极。
[0018]根据本申请的一个实施例，所述低介电常数介质为氧化物介质。
[0019]根据本申请的一个实施例，所述P柱与所述栅极氧化层和所述肖特基金属结构接触处的宽度基于所述P柱的掺杂浓度和所述N
‑
碳化硅漂移层的掺杂浓度确定。
[0020]第二方面，本申请提供了一种集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET的制备方法，该方法包括：
[0021]在N+碳化硅衬底层上外延N
‑
碳化硅漂移层；
[0022]在所述N
‑
碳化硅漂移层中离子注入P柱；
[0023]在所述N
‑
碳化硅漂移层上外延N+区和P
‑
body区；
[0024]在所述P
‑
body区离子注入源区和P+区，沉积沟槽栅极结构的栅极氧化层，并在所述源区和所述P+区上沉积源极结构；
[0025]刻蚀所述栅极氧化层的第一侧，沉积肖特基金属结构，所述肖特基金属结构与所述P柱欧姆接触，所述肖特基金属结构与所述N+区肖特基接触形成肖特基二极管；
[0026]沉积所述沟槽栅极结构的栅极层；
[0027]刻蚀所述栅极层的第一侧和所述源极结构；
[0028]在所述肖特基金属结构和所述沟槽栅极结构的第二侧之间填充低介电常数介质。
[0029]根据本申请的集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET的制备方法，通过刻蚀沟槽栅极结构，沉积肖特基金属结构与N+区接触形成肖特基二极管，将肖特基二极管集成于垂直碳化硅沟槽型MOSFET，可以降低器件在关断状态的反向恢复电荷，提升器件的反向恢复速度，不会引入额外的寄生效应。
[0030]本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0031]本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0032]图1是本申请实施例提供的集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET的结构示意图；
[0033]图2是本申请实施例提供的集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET的中间结构示意图之一；
[0034]图3是本申请实施例提供的集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET的中间结构示意图之二；
[0035]图4是本申请实施例提供的集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET的中间
结构示意图之三；
[0036]图5是本申请实施例提供的集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET的中间结构示意图之四；
[0037]图6是本申请实施例提供的集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET的中间结构示意图之五；
[0038]图7是本申请实施例提供的集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET的中间结构示意图之六；
[0039]图8是本申请实施例提供的集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET的中间结构示意图之七；
[0040]图9是本申请实施例提供的集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET的制备方法的流程示意图。
[0041]附图标记：
[0042]N+碳化硅衬底层110，N
‑
碳化硅漂移层120，P柱121，N+区130，P
‑
body区140，栅极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET，其特征在于，包括：N+碳化硅衬底层；N
‑
碳化硅漂移层，所述N
‑
碳化硅漂移层设于所述N+碳化硅衬底层上，所述N
‑
碳化硅漂移层内设有P柱，所述N
‑
碳化硅漂移层上依次设有N+区和P
‑
body区；沟槽栅极结构，所述沟槽栅极结构设置于所述N+区和所述P
‑
body区，所述沟槽栅极结构包括与所述N
‑
碳化硅漂移层接触的栅极氧化层和位于所述栅极氧化层上方的栅极层，所述沟槽栅极结构的第一侧被刻蚀；肖特基金属结构，所述肖特基金属结构与所述P柱接触，所述肖特基金属结构与所述N+区接触形成肖特基二极管，所述肖特基金属结构和所述沟槽栅极结构的第二侧之间限定出的容纳槽内填充有低介电常数介质。2.根据权利要求1所述的集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET，其特征在于，所述肖特基金属结构与所述P柱的接触为欧姆接触。3.根据权利要求1所述的集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET，其特征在于，所述沟槽栅极结构的第一侧被完全刻蚀或部分刻蚀。4.根据权利要求1所述的集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET，其特征在于，还包括：源极结构，所述P
‑
body区上还设有源区和P+区，所述源极结构设于所述源区和所述P+区上。5.根据权利要求1所述的集成肖特基二极管的垂直碳化硅沟槽型MOSFET，其特征在于，还包括：漏极结构，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，
申请(专利权)人：天狼芯半导体成都有限公司，
类型：发明
国别省市：