一种具有结控二极管的沟槽MOSFET器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种具有结控二极管的沟槽MOSFET器件及其制备方法，属于半导体器件技术领域。该器件由下至上包括依次层叠设置的漏极、衬底、外延层和源极；外延层表面设置有P阱区和源极N+区，P阱区位于源极N+区下方；外延层内还设置有呈多级阶梯状的源极沟槽和栅极沟槽。栅极沟槽内壁沉积有栅极介质层，其内部填充有第一填充介质作为栅极。栅极沟槽的开口处盖设有用于隔开栅极和源极的层间介质层。源极沟槽的内壁沉积有源极介质层，其内部填充有第二填充介质。源极沟槽的侧壁和底部设置有源极P+区。源极N+区与源极之间设置有欧姆接触金属层。该器件结构能显著降低栅槽角电场，提高器件的反向续流能力并降低开关损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体器件，具体涉及一种具有结控二极管的沟槽mosfet器件及其制备方法。

技术介绍

1、sic和gan是第三代宽禁带半导体材料，在禁带宽度、击穿场强、电子饱和漂移速度等物理特性上较si更有优势。以宽禁带半导体材料制备的功率器件如二极管、晶体管和功率模块具有更优异的电气特性，能够克服硅基无法满足高功率、高压、高频、高温等应用要求的缺陷，也是能够超越摩尔定律的突破路径之一，因此被广泛应用于新能源领域，例如，光伏、储能、充电桩、电动车等领域。

2、禁带宽度大于sic和gan的超宽带隙半导体材料主要有氧化镓(ga2o3)、金刚石(c)、氮化铝(aln)等。超宽禁带半导体材料以其优越的光学与电学性能，可以应用于更多极端恶劣的环境。例如，在地热能源生产和油气开采的背景下可以实现更高的钻井速度和更低的故障率，使得电子传感器控制的铝厂、钢厂以及燃煤和燃气电厂的工作温度更高，从而提高这些工业过程的能源利用效率。

3、但是，以宽禁带半导体材料制备的沟槽mosfet(metal-oxide-semicond uctorfield-effe本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有结控二极管的沟槽MOSFET器件，其特征在于，由下至上包括依次层叠设置的漏极、衬底、外延层和源极；所述外延层背离所述衬底一侧的表层中设置有P阱区和源极N+区，所述P阱区位于所述源极N+区下方；所述外延层内设置有多个栅极沟槽和多个源极沟槽；每个所述栅极沟槽内壁沉积有栅极介质层，其内部填充有第一填充介质作为栅极；每个所述栅极沟槽的开口处盖设有用于隔开所述栅极和所述源极的层间介质层；每个所述源极沟槽为呈阶梯状的多级沟槽，其阶梯数n≥2且n为整数；每个所述源极沟槽的侧壁和底部通过离子注入形成有源极P+区；每个所述源极沟槽的内壁沉积有源极介质层，其内部填充有第二填充介质；所述源极N+区...

【技术特征摘要】

1.一种具有结控二极管的沟槽mosfet器件，其特征在于，由下至上包括依次层叠设置的漏极、衬底、外延层和源极；所述外延层背离所述衬底一侧的表层中设置有p阱区和源极n+区，所述p阱区位于所述源极n+区下方；所述外延层内设置有多个栅极沟槽和多个源极沟槽；每个所述栅极沟槽内壁沉积有栅极介质层，其内部填充有第一填充介质作为栅极；每个所述栅极沟槽的开口处盖设有用于隔开所述栅极和所述源极的层间介质层；每个所述源极沟槽为呈阶梯状的多级沟槽，其阶梯数n≥2且n为整数；每个所述源极沟槽的侧壁和底部通过离子注入形成有源极p+区；每个所述源极沟槽的内壁沉积有源极介质层，其内部填充有第二填充介质；所述源极n+区与所述源极之间设置有欧姆接触金属层。

2.根据权利要求1所述的具有结控二极管的沟槽mosfet器件，其特征在于，所述p阱区布满所述外延层背离所述衬底一侧的表层，所述源极介质层的材料为所述欧姆接触金属层的金属，至少一个所述源极沟槽的至少一个子沟槽的侧壁未被所述源极p+区完全屏蔽，在未被屏蔽的区域设置有n+导流区。

3.根据权利要求2所述的具有结控二极管的沟槽mosfet器件，其特征在于，在每个所述源极沟槽的底部的所述源极p+区的正下方形成有所述n+导流区。

4.根据权利要求1所述的具有结控二极管的沟槽mosfet器件，其特征在于，所述栅极沟槽为长条形结构，沿所述栅极沟...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，郭飞，袁俊，成志杰，吴阳阳，王宽，
申请(专利权)人：湖北九峰山实验室，
类型：发明
国别省市：