[實用新型]新型溝槽式碳化硅MOS管

有效

• 申請號: 201721005548.0
• 申請日: 2017-08-12
• 公開（公告）號: CN207116439U
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 關仕漢
• 申請（專利權）人: 淄博漢林半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所37223
• 代理人: 商曉

技術領域

新型溝槽式碳化硅MOS管，屬于半導體器件領域。

背景技術

傳統溝槽式碳化硅MOS管的單胞結構，其制作流程與硅類MOSFET類似，但由于碳化硅材料與硅材料的特性有很大差異，在制作碳化硅P區及N+區時需要用超高能量進行注入，其能量大于1MeV，離子注入時晶圓同時需要加高溫至600℃左右，離子注入后更需要1600℃以上的高溫激活離子。

現有技術中有具備了能夠提供600℃高溫高能離子注入、1600℃高溫退火等的設備，但是在1MeV的能量離子注入的深度也只有0.5um至1um左右，離子注入后還需要用約1600℃的高溫退火修復高能離子注入時造成的晶圓損傷，激活離子的電性，即使在1600℃的高溫環境下離子在碳化硅內擴散非常緩慢，甚至可以說幾乎沒有擴散，所形成的P及N+區的摻雜濃度及P區的結深可以控制的范圍也有限，這大大局限了芯片的設計。

另外，這類設備開發成本較高，在普通的硅類晶圓代工廠無法具備，這對碳化硅芯片設計及原型功能的驗證及優化均形成一個巨大的障礙。針對現有技術的不足，目前急需一種無需高溫高能離子注入及高溫離子激活，并能夠有效形成和控制碳化硅基區及源區的摻雜濃度及結深的的技術方案。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種無需高溫高能離子注入及高溫離子激活并能夠有效形成和控制碳化硅基區及源區的摻雜濃度及結深的新型溝槽式碳化硅MOS管。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：該新型溝槽式碳化硅MOS管，包括襯底，在襯底上方依次設置有半導體類型與襯底相同的外延層和半導體類型相反的基區，設置有若干溝槽，溝槽自上而下穿過基區并進入漂移區，溝槽內設置柵極，在溝槽的兩側設置源區，在溝槽的上部設置有同時連接溝槽兩側源區的氧化層，形成MOS結構，其特征在于：所述的源區連接相鄰的溝槽，所述的氧化層覆蓋在所有溝槽和源區的上方，在任意相鄰的兩個溝槽之間開設有接觸孔，接觸孔自上而下穿過氧化層和源區后進入基區中。

優選的，所述的溝槽的底端低于漂移區上表面0.1~0.5um

優選的，所述的接觸孔底端低于基區上表面0.1~0.5um。

優選的，所述的源區上方的氧化層厚度為1um。

優選的，所述的襯底為N+襯底，所述的漂移區為N漂移區，所述的基區為P基區，所述的源區為N+源區。

優選的，所述的襯底為P+襯底，所述的漂移區為P漂移區，所述的基區為N基區，所述的源區為P+源區。

優選的，所述的柵極為多晶硅材料。

優選的，所述的襯底下方設置底部金屬層，所述的氧化層上方設置頂部金屬層，自底部金屬層處引出漏極，自頂部金屬層處引出源極。

本實用新型的工作原理：

設置溝槽，溝槽從源區自上而下進入第一外延層，溝槽內形成一層氧化層，并在溝槽內填充柵極，在源區和溝槽上方沉積氧化層，兩個溝槽之間開設有接觸孔，接觸孔自上而下穿過氧化層和源區后進入基區中。利用生成外延層的磊晶技術和光刻技術避免了需要高溫高能離子注入和高溫退火的特殊條件的設備，制作工藝簡單化、降低產品成本。

與現有技術相比，本實用新型所具有的有益效果是：

1、新型溝槽式碳化硅MOS管，具有無需高溫高能離子注入、高溫離子激活，有效形成和控制碳化硅基區和源區的摻雜濃度及結深并應用廣泛的的有益效果。

2、采用多層外延設計克服目前使用高溫高能離子注入、高溫退火的技術問題，有效的形成及控制基區及源區的摻雜濃度及結深。

3、在本新型溝槽式碳化硅MOS管中，可以將半導體類型進行互換。

4、本實用新型適用于其它溝槽式元件相類似的架構，具有應用廣泛的有益效果。

5、本實用新型不局限碳化硅類的材料，硅、氮化鎵等半導體材料同樣適用，具有應用廣泛的有益效果。

附圖說明

圖1為傳統的碳化硅MOS管結構示意圖。

圖2為本新型溝槽式碳化硅MOS管的實施例1結構示意圖。

圖3為本新型溝槽式碳化硅MOS管的實施例2結構示意圖。

其中：1、漏極2、底部金屬層3、N+襯底4、N漂移區5、P基區6、N+源區7、柵極8、氧化層9、頂部金屬層10、P+襯底11、P漂移區12、N基區13、P+源區14、源極。

具體實施方式

圖1~2是本實用新型的最佳實施例，下面結合附圖1~3對本實用新型做進一步說明。

實施例1