[發(fā)明專利]溝槽型碳化硅逆阻MOSFET器件及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011590914.X
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112687743B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張金平;王鵬蛟;蘭逸飛;劉競秀;張波
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/08;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

1.一種溝槽型碳化硅逆阻MOSFET，其半元胞包括：

從下至上依次層疊設(shè)置的背部漏極金屬(1)、第二N型碳化硅緩沖層(21)、N型碳化硅外延層(3)，N型碳化硅外延層(3)上方設(shè)置柵極(4)和第一N型碳化硅緩沖層(10)，第一N型碳化硅緩沖層(10)位于柵極(4)右側(cè)，第一N型碳化硅緩沖層(10)上方設(shè)置P型碳化硅基區(qū)(9)，所述P型碳化硅基區(qū)(9)的上方設(shè)置有N型碳化硅源區(qū)(6)和P型碳化硅源區(qū)(7)；所述N型碳化硅源區(qū)(6)與P型碳化硅源區(qū)(7)左右相接；P型碳化硅源區(qū)(7)的上方設(shè)置源極金屬(8)，所述源極金屬(8)分別與P型碳化硅源區(qū)(7)和部分N型碳化硅源區(qū)(6)上下相接；柵極(4)和N型碳化硅外延層(3)之間，柵極(4)和第一N型碳化硅緩沖層(10)之間，柵極(4)和P型碳化硅基區(qū)(9)之間，柵極(4)和N型碳化硅源區(qū)(6)之間都設(shè)有柵介質(zhì)層(5)；

其特征在于：所述第二N型碳化硅緩沖層(21)中具有不相連的P型區(qū)域(11)，P型區(qū)域(11)的下方與漏極金屬(1)之間形成歐姆接觸(13)；第二N型碳化硅緩沖層(21)與漏極金屬(1)之間形成肖特基接觸(12)。

2.一種溝槽型碳化硅逆阻MOSFET，其半元胞包括：

從下至上依次層疊設(shè)置的背部漏極金屬(1)、第二N型碳化硅緩沖層(21)、N型碳化硅外延層(3)，

N型碳化硅外延層(3)上方設(shè)置柵極(4)和第一N型碳化硅緩沖層(10)，第一N型碳化硅緩沖層(10)位于柵極(4)右側(cè)，第一N型碳化硅緩沖層(10)上方設(shè)置P型碳化硅基區(qū)(9)，所述P型碳化硅基區(qū)(9)的上方設(shè)置有N型碳化硅源區(qū)(6)和P型碳化硅源區(qū)(7)；所述N型碳化硅源區(qū)(6)與P型碳化硅源區(qū)(7)左右相接；P型碳化硅源區(qū)(7)的上方設(shè)置源極金屬(8)，所述源極金屬(8)分別與P型碳化硅源區(qū)(7)和部分N型碳化硅源區(qū)(6)上下相接；柵極(4)和N型碳化硅外延層(3)之間，柵極(4)和第一N型碳化硅緩沖層(10)之間，柵極(4)和P型碳化硅基區(qū)(9)之間，柵極(4)和N型碳化硅源區(qū)(6)之間都設(shè)有柵介質(zhì)層5；

其特征在于：所述第二N型碳化硅緩沖層(21)中具有不相連的P型浮空區(qū)(17)；P型浮空區(qū)(17)的下方不與背部漏極金屬(1)之間形成接觸，即P型浮空區(qū)(17)完全在第二N型碳化硅緩沖層(21)中浮空；第二N型碳化硅緩沖層(21)與背部漏極金屬(1)之間形成肖特基接觸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任意一項所述的一種溝槽型碳化硅逆阻MOSFET器件，其特征在于：所述柵介質(zhì)層(5)的底部設(shè)置有P型埋層(14)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2任意一項所述的一種溝槽型碳化硅逆阻MOSFET器件，其特征在于：還包括設(shè)置在柵介質(zhì)層(5)下方的屏蔽柵(15)，屏蔽柵(15)與源極金屬(8)短接，屏蔽柵(15)的下方和右側(cè)為屏蔽柵介質(zhì)層(16)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種溝槽型碳化硅逆阻MOSFET器件，其特征在于：所述N型碳化硅外延層(3)被替換為P柱(31)和N柱(32)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2任意一項所述的一種溝槽型碳化硅逆阻MOSFET器件，其特征在于：所有碳化硅材料替換為氮化鎵、氧化鎵、氮化硼、硅材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2任意一項所述的一種溝槽型碳化硅逆阻MOSFET器件，其特征在于：

其正面的半元胞結(jié)構(gòu)包括從下至上依次層疊設(shè)置的背部漏極金屬(1)、第二N型碳化硅緩沖層(21)、N型碳化硅外延層(3)，

N型碳化硅外延層(3)的上方為第一N型碳化硅緩沖層(10)，第一N型碳化硅緩沖層(10)上方為柵介質(zhì)層(5)，柵介質(zhì)層(5)內(nèi)部為柵極(4)，柵介質(zhì)層(5)右側(cè)為第一P型碳化硅基區(qū)(9)，第一P型碳化硅基區(qū)(9)的左邊與柵介質(zhì)層(5)接觸、左上表面與第一N型碳化硅源區(qū)(6)接觸、右上表面與第一P型碳化硅源區(qū)(7)接觸、下部與第一N型碳化硅緩沖層(10)接觸，第一P型碳化硅源區(qū)(7)上方為源極金屬(8)；源極金屬(8)覆蓋第一N型源區(qū)(6)的上表面和右表面。