【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体器件，具体涉及高可靠性平面栅型碳化硅mosfet功率器件及其制造方法。
技术介绍
1、电力电子系统的发展对功率半导体器件的性能提出了更高的要求。目前，硅基功率半导体器件占据了功率器件的主要市场份额，然而受到硅材料特性的限制，硅基功率器件的性能已经趋于理论极限。
2、相比硅材料，碳化硅（sic）具有更大的禁带宽度、更高的临界击穿电场、更高的热导率等优点。因此，sic功率器件在高功率、高温等领域具备明显优势，以平面栅结构为主的sic mosfet功率器件已实现商业化，其占有的市场份额也在不断扩大中。
3、然而sic mosfet功率 器件在应用领域仍存在如下几个问题， 一是更高的饱和电流密度使其短路耐量小于同规格的硅基功率器件；二是关断状态下的栅介质可靠性有待提升；三是较大的反馈电容引起明显的栅极开关瞬态震荡，不利于器件的动态可靠性。
技术实现思路
1、针对上述平面栅型sic mosfet器件的不足，本专利技术提供一种高可靠性平面栅型碳化硅mosfet功率器件及其制造方法。本专利技术的目的是提升器件的短路能力并实现对栅介质的有效保护，进而提升器件可靠性。
2、高可靠性平面栅型碳化硅mosfet功率器件，包括，
3、漏极电极；在漏极电极之上设有第一衬底；
4、在第一衬底之上设有第一外延层；
5、在第一外延层之中设有第一阱区，第一阱区为第二导电类型阱区；第一阱区之中设有第一源区，第一源区为第一导电类
6、在第一外延层之中、相邻第一阱区之间设有第一沟槽；第二沟槽位于所述第一沟槽的上方、并与所述第一沟槽相连通；第一沟槽与第二沟槽组成特征沟槽；
7、在特征沟槽之中设有特征介质层，特征介质层填满特征沟槽；
8、在所述第一外延层之上设有栅介质层；栅介质层之上设有栅极电极，栅极电极的边缘位于所述第一源区之上；
9、在第一外延层之上、栅极电极两侧及之上设有隔离介质层；隔离介质层完全包围栅极电极；在隔离介质层的两侧及之上设有源极电极。
10、根据以上任一所述高可靠性平面栅型碳化硅mosfet功率器件的制造方法，包括以下步骤：
11、step1、在第一衬底之上制造第一外延层；
12、step2、在第一外延层之中制造第一阱区，在第一阱区之中制造第一源区；
13、step3、对第一外延层刻蚀形成第二沟槽；
14、step4、对第二沟槽底部刻蚀形成第一沟槽，第一沟槽与第二沟槽组成特征沟槽；
15、step5、在器件表面形成介质层，在特征沟槽内填充特征介质层；
16、step6、刻蚀介质层形成覆盖在第一外延层、特征沟槽、部分第一阱区和第一源区表面的栅介质层，在栅介质层之上形成栅极电极，栅极电极的边缘位于所述第一源区之上；
17、step7、在栅极电极两侧及之上形成隔离介质层，在隔离介质层两侧及之上形成源极电极，在第一衬底的底层形成漏极电极。
18、本专利技术采用上述技术方案，具有如下有益效果：
19、（1）本专利技术提出的高可靠性平面栅型碳化硅mosfet功率器件，于第一阱区之间引入由第一沟槽和第二沟槽组成的特征沟槽，于特征沟槽之中填满特征介质。
20、（2）本专利技术提出的高可靠性平面栅型碳化硅mosfet功率器件，通过特征沟槽及特征介质层的设置，既有效压制了器件的饱和电流密度、提升了短路耐受能力，又实现了对栅介质附近电场分布的调制，有效提升了器件可靠性。
21、（3）本专利技术提出的高可靠性平面栅型碳化硅mosfet功率器件，特征介质层的设计可以有效减小器件的反馈电容，进而显著降低了器件的开关损耗。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.高可靠性平面栅型碳化硅MOSFET功率器件，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的高可靠性平面栅型碳化硅MOSFET功率器件，其特征在于，定义器件的深度方向为y方向，宽度方向为x方向，第一沟槽在y方向的深度范围为0.2µm ~ 2.0µm，在x方向的宽度范围为0.2µm ~1.5µm，所述第二沟槽在y方向的深度范围为0.2µm ~ 1.0µm，在x方向的宽度范围为0.2µm ~1.0µm，所述第一沟槽的宽度大于所述第二沟槽的宽度，二者之差不小于0.1µm。
3.根据权利要求1所述的高可靠性平面栅型碳化硅MOSFET功率器件，其特征在于，定义器件的深度方向为y方向，宽度方向为x方向，所述第一沟槽与所述第一阱区在x方向的距离不小于0.2µm，第一沟槽的底面不低于第一阱区的下表面，二者之差不小于0.1µm。
4.根据权利要求1所述的高可靠性平面栅型碳化硅MOSFET功率器件，其特征在于，定义器件的深度方向为y方向，宽度方向为x方向，所述第一阱区在y方向的深度范围为0.7µm ~3.0µm，相邻第一阱区在x方向的间距为0.5µm ~ 5.0µ
5.根据权利要求1所述的高可靠性平面栅型碳化硅MOSFET功率器件，其特征在于，所述第一外延层的顶部通过离子注入形成第一电流扩展区。
6.根据权利要求1所述的高可靠性平面栅型碳化硅MOSFET功率器件，其特征在于，所述第一外延层的内部形成第一柱区，第一柱区为第二导电类型柱区，第一柱区与第一外延层形成超结结构。
7.根据权利要求1所述的高可靠性平面栅型碳化硅MOSFET功率器件，其特征在于，所述第一阱区之中形成了第一重掺杂区，第一重掺杂区为第二导电类型重掺杂区。
8.根据权利要求1-7任一所述高可靠性平面栅型碳化硅MOSFET功率器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的高可靠性平面栅型碳化硅MOSFET功率器件的制造方法，其特征在于，STEP1制造第一外延层之后，通过离子注入在第一外延层的顶部形成第一电流扩展区，第一电流扩展区在y方向的深度范围为0.4µm ~ 1.5µm，掺杂浓度为2e16cm-3 ~ 5e18cm-3。
10.根据权利要求8所述高可靠性平面栅型碳化硅MOSFET功率器件的制造方法，其特征在于，STEP2中，在第一外延层的内部通过多次外延，或者深槽刻蚀结合外延回填的方式形成了第一柱区，第一柱区的掺杂浓度为1e16cm-3 ~ 1e18cm-3，第一外延层的掺杂浓度为1e16cm-3 ~ 1e18cm-3；第一柱区与第一外延层形成超结结构。
...【技术特征摘要】
1.高可靠性平面栅型碳化硅mosfet功率器件，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的高可靠性平面栅型碳化硅mosfet功率器件，其特征在于，定义器件的深度方向为y方向，宽度方向为x方向，第一沟槽在y方向的深度范围为0.2µm ~ 2.0µm，在x方向的宽度范围为0.2µm ~1.5µm，所述第二沟槽在y方向的深度范围为0.2µm ~ 1.0µm，在x方向的宽度范围为0.2µm ~1.0µm，所述第一沟槽的宽度大于所述第二沟槽的宽度，二者之差不小于0.1µm。
3.根据权利要求1所述的高可靠性平面栅型碳化硅mosfet功率器件，其特征在于，定义器件的深度方向为y方向，宽度方向为x方向，所述第一沟槽与所述第一阱区在x方向的距离不小于0.2µm，第一沟槽的底面不低于第一阱区的下表面，二者之差不小于0.1µm。
4.根据权利要求1所述的高可靠性平面栅型碳化硅mosfet功率器件，其特征在于，定义器件的深度方向为y方向，宽度方向为x方向，所述第一阱区在y方向的深度范围为0.7µm ~3.0µm，相邻第一阱区在x方向的间距为0.5µm ~ 5.0µm。
5.根据权利要求1所述的高可靠性平面栅型碳化硅mosfet功率器件，其特征在于，所述第一外延层的顶部通过离子注入形成第一电流...
【专利技术属性】
技术研发人员：张跃，柏松，黄润华，李士颜，杨勇，
申请(专利权)人：南京第三代半导体技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。