[發明專利]一種多層碳化硅溝槽MOSFET器件及制造方法

在審

• 申請號: 202310365627.6
• 申請日: 2023-04-04
• 公開（公告）號: CN116435346A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 沈政忠;陳建良;葉國順;楊軍;何曉蕆
• 申請（專利權）人: 芯旭能（上海）半導體有限責任公司
• 主分類號: H01L29/08
• 分類號: H01L29/08;H01L29/423;H01L29/78;H01L21/336;H01L29/16
• 代理公司: 上海尚象專利代理有限公司 31335
• 代理人: 劉明輝

1.一種多層碳化硅溝槽MOSFET器件，其特征在于，所述器件包括漏極金屬層(1)、源極金屬層(7)和多晶硅柵(12)；

所述漏極金屬層(1)的上方設置有襯底(2)；所述襯底(2)的上方設置有本征導電型漂移層(3)；所述本征導電型漂移層(3)的上方設置有先進導電型本征層(4)；

所述本征導電型漂移層(3)的凸出部分深入先進導電型本征層(4)中，形成本征導電型源區(31)；在所述本征導電型源區(31)兩側的凹陷部形成源溝槽區(32)；

所述本征導電型漂移層(3)的凸出部分嵌設有多晶硅柵(12)；所述多晶硅柵(12)的上部分分別貫穿本征導電型漂移層(3)和先進導電型本征層(4)；所述多晶硅柵(12)的上部分兩側分別設置有n+層(13)；所述n+層(13)的下端與先進導電型本征層(4)連接；所述多晶硅柵(12)的上方設置有SiO₂絕緣層(10)；所述SiO₂絕緣層(10)的底部分別與兩側的n+層(13)部分上表面連接；

在本征導電型源區(31)，位于多晶硅柵(12)的一側設置有第一摻雜區(6)，位于多晶硅柵(12)的另一側設置有第三摻雜區(9)；位于多晶硅柵(12)的下方設置有第二摻雜區(8)；

所述源極金屬層(7)設置在先進導電型本征層(4)上方，分別與P+區(5)、n+層(13)和SiO₂絕緣層(10)連接。

2.根據權利要求1所述的一種多層碳化硅溝槽MOSFET器件，其特征在于，所述襯底(2)、本征導電型漂移層(3)和先進導電型本征層(4)均由碳化硅制成，摻雜濃度不同；

所述本征導電型漂移層(3)的摻雜濃度低于襯底(2)的摻雜濃度。

3.根據權利要求1所述的一種多層碳化硅溝槽MOSFET器件，其特征在于，所述多晶硅柵(12)與本征導電型漂移層(3)之間設置有柵氧化層(11)。

4.根據權利要求1所述的一種多層碳化硅溝槽MOSFET器件，其特征在于，所述第一摻雜區(6)為高濃度摻雜區，其中注入有高濃度氮離子；

所述第二摻雜區(8)和第三摻雜區(9)中注入有鋁離子。

5.一種多層碳化硅溝槽MOSFET器件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：

步驟S1：在本征導電型漂移層(3)上方蝕刻第一凹槽(14)和第二凹槽(15)；

步驟S2：在第二凹槽(15)的一側傾斜注入高濃度氮離子，形成第一摻雜區(6)；在第二凹槽(15)的底部垂直注入鋁離子，形成第二摻雜區(8)；在第二凹槽(15)的另一側傾斜注入鋁離子，形成第三摻雜區(9)。

6.根據權利要求5所述的一種多層碳化硅溝槽MOSFET器件的制造方法，其特征在于，所述制造方法還包括：在步驟S1之前執行步驟S0；

步驟S0：在襯底(2)上外延生長本征導電型漂移層(3)。

7.根據權利要求6所述的一種多層碳化硅溝槽MOSFET器件的制造方法，其特征在于，所述制造方法還包括：

步驟S3：在本征導電型漂移層(3)上方外延生長先進導電型本征層(4)；

步驟S4：在先進導電型本征層(4)上分別注入生成P+區(5)和n+層(13)；

步驟S5：在第二凹槽(15)內注入生成多晶硅柵(12)；

步驟S6：在多晶硅柵(12)上方覆蓋SiO₂絕緣層(10)。

8.根據權利要求7所述的一種多層碳化硅溝槽MOSFET器件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：在步驟S1之前先執行所述步驟S3。