金氧半场效晶体管及其制造方法技术

本申请公开了一种金氧半场效晶体管及其制造方法，该金氧半场效晶体管包括半导体衬底、功能层和器件层，半导体上设置有N型漂移区，N型漂移区漂移区内设置有两个间隔设置的P型埋层；功能层设置于N型漂移区上，功能层包括N型电流拓展区和两个设置于N型电流拓展区两侧的P型基区，P型基区内设置有相互连接的P+欧姆接触区和N型源区，N型电流拓展区内设置有多晶硅沟槽，多晶硅沟槽的两侧设置有P+埋层；器件层包括栅极结构和第一金属层，栅极结构设置于功能层上，第一金属层覆盖于栅极结构和功能层上，第一金属层分别与P+欧姆接触区、N型源区及多晶硅沟槽连接。本方案可以提高金氧半场效晶体管的可靠性。晶体管的可靠性。晶体管的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
金氧半场效晶体管及其制造方法


[0001]本申请涉及半导体
，具体涉及一种金氧半场效晶体管及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等半导体材料以其相比于硅材料具有较大的禁带宽度，较高的热导率，较高的电子饱和漂移速度以及10倍于硅材料的临界击穿电场，而被广泛应用在高温、高频、大功率、抗辐射等

[0003]碳化硅(SiC)
‑
金氧半场效晶体管(Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor Field
‑
Effect Transistor,MOSFET)作为开关器件，为防止开关过程中电流突变，造成过高的电压尖峰损坏SiC
‑
MOSFET器件，需要一个反向并联的续流二极管。目前，通常采用SiC
‑
MOSFET器件自身的寄生体二极管作为续流二极管。
[0004]但是，若直接采用SiC
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MOSFET器件自身的寄生体二极管，由于碳化硅禁带宽度较宽，其自身的寄生体二极管的开启电压非常高，会造成系统额外的功率损耗。此外，其自身的寄生体二极管开启后，由于SiC材料的双极退化效应，导致SiC
‑
MOSFET器件产生较大的导通压降，对SiC
‑
MOSFET器件的可靠性造成严重影响。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种金氧半场效晶体管及其制造方法，可以提高金氧半场效晶体管的可靠性。
[0006]第一方面，本申请提供了一种金氧半场效晶体管，包括：
[0007]半导体衬底，所述半导体上设置有N型漂移区，所述N型漂移区漂移区内设置有两个间隔设置的P型埋层；
[0008]功能层，所述功能层设置于所述N型漂移区上，所述功能层包括N型电流拓展区和两个设置于所述N型电流拓展区两侧的P型基区，所述P型基区内设置有相互连接的P+欧姆接触区和N型源区，所述N型电流拓展区内设置有多晶硅沟槽，所述多晶硅沟槽的两侧设置有P+埋层；
[0009]器件层，所述器件层包括栅极结构和第一金属层，所述栅极结构设置于所述功能层上，所述第一金属层覆盖于所述栅极结构和所述功能层上，所述第一金属层分别与所述P+欧姆接触区、N型源区及所述多晶硅沟槽连接。
[0010]在本申请提供的金氧半场效晶体管中，所述P型埋层位于所述漂移区靠近所述功能层的一侧，所述P型埋层一侧边在所述功能层上的正投影位于所述P型基区上，或与所述P型基区和所述N型电流拓展区的交界平齐。
[0011]在本申请提供的金氧半场效晶体管中，所述P型埋层另一侧边在所述器件层上的正投影位于所述P+埋层在所述器件层上的正投影之内。
[0012]在本申请提供的金氧半场效晶体管中，还包括第二金属层，所述第二金属层位于所述半导体衬底背向N型漂移区的一侧。
[0013]在本申请提供的金氧半场效晶体管中，所述栅极结构包括由下至上层叠设置的栅氧化层和栅极多晶硅，以及覆盖于所述栅氧化层和所述栅极多晶硅上的氧化层。
[0014]在本申请提供的金氧半场效晶体管中，所述金氧半场效晶体管为左右对称结构。
[0015]在本申请提供的金氧半场效晶体管中，所述半导体衬底的材料为碳化硅。
[0016]在本申请提供的金氧半场效晶体管中，两个所述P+埋层之间的间距为0.5um～4um。
[0017]在本申请提供的金氧半场效晶体管中，两个所述P型埋层之间的间距为0.5um～4um。
[0018]第二方面，本申请提供了一种金氧半场效晶体管的制造方法，上述金氧半场效晶体管由所述金氧半场效晶体管的制造方法制成，所述金氧半场效晶体管的制造方法包括：
[0019]提供一半导体衬底，并在所述半导体衬底上形成N型漂移区，所述N型漂移区漂移区内设置有两个间隔设置的P型埋层；
[0020]在所述漂移区上形成功能层，所述功能层包括N型电流拓展区和两个设置于所述N型电流拓展区两侧的P型基区，所述P型基区内设置有相互连接的P+欧姆接触区和N型源区，所述N型电流拓展区内设置有多晶硅沟槽，所述多晶硅沟槽的两侧设置有P+埋层；
[0021]在所述功能层上形成器件层，所述器件层包括栅极结构和第一金属层，所述栅极结构设置于所述功能层上，所述第一金属层覆盖于所述栅极结构和所述功能层上，所述第一金属层分别与所述P+欧姆接触区、N型源区及所述多晶硅沟槽连接。
[0022]综上，本申请提供的金氧半场效晶体管包括半导体衬底、功能层和器件层，其中，所述半导体上设置有N型漂移区，所述N型漂移区漂移区内设置有两个间隔设置的P型埋层；所述功能层设置于所述N型漂移区上，所述功能层包括N型电流拓展区和两个设置于所述N型电流拓展区两侧的P型基区，所述P型基区内设置有相互连接的P+欧姆接触区和N型源区，所述N型电流拓展区内设置有多晶硅沟槽，所述多晶硅沟槽的两侧设置有P+埋层；所述器件层包括栅极结构和第一金属层，所述栅极结构设置于所述功能层上，所述第一金属层覆盖于所述栅极结构和所述功能层上，所述第一金属层分别与所述P+欧姆接触区、N型源区及所述多晶硅沟槽连接。本方案可以通过在金氧半场效晶体管的JFET区设置多晶硅沟槽，使多晶硅沟槽与半导体衬底形成异质结，从而在金氧半场效晶体管反向导通时，有效降低导通压降，避免金氧半场效晶体管的双极退化，进而提高金氧半场效晶体管的可靠性。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本申请实施例提供的金氧半场效晶体管的结构示意图。
[0025]图2是本申请实施例提供的金氧半场效晶体管反向导通时的电流流向示意图。
[0026]图3是本申请实施例提供的金氧半场效晶体管正向导通时的电流流向示意图。
[0027]图4是本申请实施例提供的金氧半场效晶体管的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
[0028]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0029]除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本申请中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本申请所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0030]应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金氧半场效晶体管，其特征在于，包括半导体衬底，所述半导体上设置有N型漂移区，所述N型漂移区漂移区内设置有两个间隔设置的P型埋层；功能层，所述功能层设置于所述N型漂移区上，所述功能层包括N型电流拓展区和两个设置于所述N型电流拓展区两侧的P型基区，所述P型基区内设置有相互连接的P+欧姆接触区和N型源区，所述N型电流拓展区内设置有多晶硅沟槽，所述多晶硅沟槽的底部设置有两个间隔设置的P+埋层；器件层，所述器件层包括栅极结构和第一金属层，所述栅极结构设置于所述功能层上，所述第一金属层覆盖于所述栅极结构和所述功能层上，所述第一金属层分别与所述P+欧姆接触区、N型源区及所述多晶硅沟槽连接。2.如权利要求1所述的金氧半场效晶体管，其特征在于，所述P型埋层位于所述漂移区靠近所述功能层的一侧，所述P型埋层一侧边在所述功能层上的正投影位于所述P型基区上，或与所述P型基区和所述N型电流拓展区的交界平齐。3.如权利要求2所述的金氧半场效晶体管，其特征在于，所述P型埋层另一侧边在所述器件层上的正投影位于所述P+埋层在所述器件层上的正投影之内。4.如权利要求1所述的金氧半场效晶体管，其特征在于，还包括第二金属层，所述第二金属层位于所述半导体衬底背向N型漂移区的一侧。5.如权利要求1所述的金氧半场效晶体管，其特征在于，所述栅极结构包括由下至上层叠设置的栅氧化层和栅极多晶硅，以及覆盖于所述栅氧化层和所述栅极多晶硅上的氧化层。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟聪，陈钱，陈银，
申请(专利权)人：深圳市威兆半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：