分裂高K金属栅超结碳化硅沟槽MOSFET及制备方法技术

本发明专利技术公开了分裂高K金属栅超结碳化硅沟槽MOSFET及制备方法，包括半导体漏区、半导体N型漂移区、半导体P型漂移区、P型阱区、半导体N型源区、半导体P型源区和分裂高K金属栅结构；分裂高K金属栅结构包括深槽高K介质区、分裂栅金属和栅极金属；分裂栅金属和栅极金属位于深槽高K介质内部；与分裂高K金属栅结构相接触的半导体N型漂移区界面上，从上至下依次布设有半导体源区、P型阱区和半导体漂移区。本发明专利技术在动态时，分裂高K金属栅结构能减小漏栅电容，改善器件的动态性能；深槽高K介质区调制漂移区电场提高击穿电压，提高漂移区浓度降低比导通电阻；深槽高K介质区内部的峰值电场得到降低，提高栅介质稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体功率器件，特别是一种分裂高k金属栅超结碳化硅沟槽mosfet及制备方法。

技术介绍

1、碳化硅（sic）材料以其宽带隙、高击穿场、高导热系数、高载流子饱和率等优点，成为第三代功率半导体材料的典型代表，特别是sic功率半导体器件的高频、高温电导率、低导通电阻等优点，被广泛应用于新能源汽车、航空航天、卫星通信等领域。碳化硅功率半导体器件目前主要分为横向碳化硅功率半导体器件与纵向碳化硅功率半导体器件。纵向功率半导体器件因其较高的击穿电压和较低的比导通电阻，更适合应用于高压低功耗领域。为解决纵向碳化硅功率器件寄生电容过大问题并平衡击穿电压和比导通电阻之间的矛盾关系，沟槽结构、分裂栅技术、超结技术、高k栅氧化物介质技术被广泛应用。

2、传统沟槽型超结碳化硅纵向功率器件的漏栅电容cgd和栅极电荷qgd较大，开关速度慢，导致器件在高频和大功率应用中功耗较大，会大大增加器件的使用成本。此外，对于传统沟槽型超结碳化硅纵向功率器件，提高击穿电压需要延长器件漂移区长度或降低漂移区掺杂浓度，这均会导致器件比导通电阻增大，导通能力降低。

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【技术保护点】

1.一种分裂高K金属栅超结碳化硅沟槽MOSFET，其特征在于：包括半导体漏区、超结结构、P型阱区、半导体源区和分裂高K金属栅结构；

2.根据权利要求1所述的分裂高K金属栅超结碳化硅沟槽MOSFET，其特征在于：深槽高K介质区中高K介质的介电常数ε＞3.9；通过对介电常数ε进行选择，使得MOSFET在不低于设定击穿电压的前提下，具有最大品质因数。

3.根据权利要求2所述的分裂高K金属栅超结碳化硅沟槽MOSFET，其特征在于：深槽高K介质区中高K介质为二氧化铪。

4.根据权利要求1所述的分裂高K金属栅超结碳化硅沟槽MOSFET，其特征在于：设分裂栅金属外侧...

【技术特征摘要】

1.一种分裂高k金属栅超结碳化硅沟槽mosfet，其特征在于：包括半导体漏区、超结结构、p型阱区、半导体源区和分裂高k金属栅结构；

2.根据权利要求1所述的分裂高k金属栅超结碳化硅沟槽mosfet，其特征在于：深槽高k介质区中高k介质的介电常数ε＞3.9；通过对介电常数ε进行选择，使得mosfet在不低于设定击穿电压的前提下，具有最大品质因数。

3.根据权利要求2所述的分裂高k金属栅超结碳化硅沟槽mosfet，其特征在于：深槽高k介质区中高k介质为二氧化铪。

4.根据权利要求1所述的分裂高k金属栅超结碳化硅沟槽mosfet，其特征在于：设分裂栅金属外侧的深槽高k介质区的单边宽度为wsg；则通过构建品质因数与不同wsg的关系曲线图，将品质因数最大值所对应的wsg作为最佳wsg。

5.根据权利要求1所述的分裂高k金属栅超结碳化硅沟槽mosfet，其特征在于：设分裂栅金属的厚度为tsg；则通过构建品质因数与不同tsg的关系曲线图，将品质因数最大值所对应的tsg作为最佳tsg。

6.根据权利要求1所述的分...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚佳飞，杨政飞，朱烨沁，郭宇锋，蔡志匡，李曼，杨可萌，张珺，张茂林，陈静，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：