[發明專利]高K介質溝槽橫向超結雙擴散金屬氧化物寬帶隙半導體場效應管及其制作方法

有效

• 申請號: 201711437748.8
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108198850B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 段寶興;曹震;師通通;楊鑫;楊銀堂
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

1.高K介質溝槽橫向超結雙擴散金屬氧化物寬帶隙半導體場效應管，包括：

半導體材料的襯底；

在襯底上生長的外延層；

在所述外延層上形成的基區和緩沖層；緩沖層摻雜的濃度與緩沖層厚度的乘積滿足電荷平衡原理以消除襯底輔助耗盡效應；

在所述緩沖層上形成的超結漂移區，超結漂移區由若干相間排列的N柱和P柱構成；

在所述基區上臨近超結漂移區的一側形成的源區和溝道，在超結漂移區的另一側形成的漏區；

在基區中源區外側形成的溝道襯底接觸；

在源區和溝道襯底接觸表面短接形成的源電極；

對應于溝道形成的柵絕緣層以及柵電極；

在漏區上形成的漏電極；

其特征在于：

所述襯底為寬帶隙半導體材料，部分漏區刻蝕形成深溝槽，該深溝槽下端穿過超結漂移區以及緩沖層并深入到襯底上方的外延層，深溝槽內填充有高K介質，高K介質的深寬比根據器件耐壓等級確定，高K介質的上端經多晶硅接觸層與所述漏電極相接。

2.根據權利要求1所述的高K介質溝槽橫向超結雙擴散金屬氧化物寬帶隙半導體場效應管，其特征在于：高K介質的相對介電常數是100～2000。

3.根據權利要求1所述的高K介質溝槽橫向超結雙擴散金屬氧化物寬帶隙半導體場效應管，其特征在于：高K介質的深度是超結漂移區長度的1/4～2倍。

4.根據權利要求1所述的高K介質溝槽橫向超結雙擴散金屬氧化物寬帶隙半導體場效應管，其特征在于：器件耐壓為600V時，高K介質的深寬比為5/1-20/1。

5.根據權利要求1所述的高K介質溝槽橫向超結雙擴散金屬氧化物寬帶隙半導體場效應管，其特征在于：寬帶隙半導體材料的襯底的摻雜濃度為1×10¹³cm^-3～1×10¹⁵cm^-3。

6.根據權利要求1所述的高K介質溝槽橫向超結雙擴散金屬氧化物寬帶隙半導體場效應管，其特征在于：緩沖層的摻雜濃度為1×10¹⁴cm^-3～1×10¹⁶cm^-3。

7.根據權利要求1所述的高K介質溝槽橫向超結雙擴散金屬氧化物寬帶隙半導體場效應管，其特征在于：超結漂移區的摻雜濃度為1×10¹⁵cm^-3～1×10¹⁷cm^-3。

8.根據權利要求1所述的高K介質溝槽橫向超結雙擴散金屬氧化物寬帶隙半導體場效應管，其特征在于：寬帶隙半導體材料為氮化鎵、碳化硅或金剛石。

9.一種制作權利要求1所述高K介質溝槽橫向超結雙擴散金屬氧化物寬帶隙半導體場效應管的方法，包括以下步驟：

1)取寬帶隙半導體材料作襯底；

2)在襯底上生長外延層；

3)在外延層上通過高溫離子注入和高溫激活工藝形成基區和緩沖層；

4)分別通過N型和P型高溫離子注入和高溫激活工藝在緩沖層上形成超結漂移區；

5)在基區和超結漂移區上通過鈍化工藝形成有源區；

6)有源區上生長柵氧化層并淀積多晶硅，再刻蝕多晶硅形成柵電極；

7)通過高溫離子注入和高溫激活工藝在基區臨近超結漂移區的一側形成源區和溝道，同時在超結漂移區的另一側形成漏區；

8)在基區中源區外側通過高溫離子注入和高溫激活工藝形成溝道襯底接觸；

9)在部分漏區通過溝槽刻蝕工藝形成深溝槽，然后淀積高K介質材料；

10)在高K介質溝槽表面淀積多晶硅形成與HK材料的接觸；

11)在器件表面淀積鈍化層，然后刻蝕接觸孔；

12)在器件上表面淀積金屬；

13)在所述源區和溝道襯底接觸上方通過接觸孔短接形成源極；

14)在漏區上方通過接觸孔形成漏電極。