[實用新型]碳化硅UMOSFET器件

有效

• 申請號: 201920068385.3
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN209447806U
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 卓廷厚;李釗君;劉延聰
• 申請（專利權）人: 廈門芯光潤澤科技有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/812;H01L29/06;H01L21/336;H01L29/423
• 代理公司: 廈門仕誠聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 35227
• 代理人: 吳圳添

一種碳化硅UMOSFET器件。所述器件自下而上包括漏電極層、N+碳化硅襯底和N?外延層；N?外延層具有第一P?阱區、第一N+注入區、第二P?阱區、第二N+注入區、第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽；第一柵結構和第二柵結構之間留有第三凹槽的第一底面；第三凹槽底部下方具有多個P+注入區，相鄰P+注入區之間具有間隔；第一金屬、第二金屬和第三金屬，第三金屬覆蓋第一金屬和第二金屬，同時第三金屬填充剩余的第一凹槽、剩余的第二凹槽和剩余的第三凹槽，所述第一金屬與間隔的上表面形成肖特基接觸。所述器件提升了續流能力，可靠性提高，漏電流減小，開關能力提升。

技術領域

本實用新型屬于微電子技術領域，涉及半導體器件，特別是槽柵內集成了肖特基二極管的碳化硅UMOSFET器件。

背景技術

近年來，隨著電力電子系統的不斷發展，對系統中的功率器件提出了更高的要求。硅(Si)基電力電子器件由于材料本身的限制已無法滿足系統應用的要求。

碳化硅(SiC)材料作為第三代半導體材料的代表，在諸多特性上均遠好于硅材料。

而碳化硅UMOSFET器件作為近些年商業化的器件，在導通電阻、開關時間、開關損耗、散熱性能等方面均有著替代現有IGBT的巨大潛力。

但是，由于碳化硅材料的禁帶寬度較大，碳化硅UMOSFET器件內部本身的續流能力較弱。同時，在阻斷模式下，由于槽柵拐角處柵氧的強電場會引發一系列可靠性問題。

更多有關現有碳化硅UMOSFET器件可以參考公開號為CN104900701A、CN106876485A和CN108807504A的中國專利申請。

實用新型內容

本實用新型提供一種在槽柵內集成肖特基二極管的碳化硅UMOSFET器件，通過相應的結構，提高碳化硅UMOSFET器件的續流能力，同時，防止槽柵拐角處強電場引發的可靠性問題。

本實用新型提供一種碳化硅UMOSFET器件的制備方法，包括：在N+碳化硅襯底上形成N-型外延層；在N-外延層形成P-阱區和N+注入區；刻蝕所述N-外延層以形成第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽；第一凹槽和第三凹槽之間的N+注入區成為第一N+注入區；第一N+注入區位于第一P-阱區上；第二凹槽和第三凹槽之間的N+注入區成為第二N+注入區；第二N+注入區位于第二P-阱區上；第三凹槽左側壁以左的P-阱區成為第一P-阱區；第三凹槽右側壁以右的P-阱區成為第二P-阱區；第一凹槽的右側壁為第一N+注入區和部分高度的第一P-阱區；即第一N+注入區位于第一凹槽和第三凹槽之間；第二凹槽的左側壁為第二N+注入區和部分高度的第二P-阱區；即第二N+注入區位于第二凹槽和第三凹槽之間；第三凹槽的左側壁包括部分高度的N-外延層，第三凹槽的右側壁包括部分高度的N-外延層；

之后，在第三凹槽底部下方形成多個P+注入區，相鄰P+注入區之間具有間隔；形成第一柵結構以覆蓋第三凹槽左側壁和第一N+注入區上表面；形成第二柵結構以覆蓋第三凹槽右側壁和第二N+注入區上表面；

第一柵結構和第二柵結構之間留有第三凹槽的第一底面；可見，至少部分第一間隔的表面位于第一底面，或者說，間隔的表面為第一底面的其中一部分，而第一底面的另一部分，則為P+注入區的表面；

之后，形成第一金屬，第一金屬覆蓋第一凹槽和第二凹槽表面，第一金屬與第一N+注入區和第一P-阱區形成第一歐姆接觸，第一金屬與第二N+注入區和第二P-阱區也形成第一歐姆接觸；

之后，形成第二金屬，第二金屬與間隔的上表面形成肖特基接觸，第二金屬與P+注入區形成第二歐姆接觸；

之后，形成第三金屬，第三金屬覆蓋第一金屬和第二金屬，同時第三金屬填充剩余的第一凹槽、剩余的第二凹槽和剩余的第三凹槽。