[发明专利]一种功率半导体结构及其形成方法

权利要求书

1.一种功率半导体结构，其包括：

沟槽，所述沟槽被包括三层的栅极电介质加衬，所述三层包括内层、外层、以及在所述内层与所述外层之间形成的中间层；

栅极电极，所述栅极电极在所述沟槽内并且与所述内层相邻而形成；

第一导电类型的轻掺杂沟道，所述轻掺杂沟道位于紧邻所述沟槽的第一侧面处并且与所述外层相邻，其中所述轻掺杂沟道掺杂不超过第一界定掺杂程度；

所述第一导电类型的轻掺杂漂移区，所述轻掺杂漂移区位于所述沟槽的第二侧面下方、所述沟道下方、并且与所述外层相邻，其中所述轻掺杂漂移区掺杂不超过第二界定掺杂程度；

第一导电类型的阴极区，所述阴极区位于所述沟道上方且与所述沟道相邻并且与所述外层相邻；

第二导电类型的重掺杂区，所述重掺杂区位于所述阴极区上方且与所述阴极区相邻并且与所述外层相邻，其中所述重掺杂区掺杂不小于第三界定掺杂程度；

所述第一导电类型的另一重掺杂区，所述另一重掺杂区位于所述阴极区上方且与所述阴极区相邻并且与所述第二导电类型的所述重掺杂区相邻，其中所述另一重掺杂区掺杂不小于第四界定掺杂程度；以及

阴极电极，所述阴极电极短接所述第一导电类型的所述另一重掺杂区与所述第二导电类型的所述重掺杂区，其中所述阴极区经由所述第一导电类型的所述另一重掺杂区连接到所述阴极电极上。

2.根据权利要求1所述的功率半导体结构，其特征在于，所述栅极电介质的所述中间层包括电荷俘获材料。

3.根据权利要求2所述的功率半导体结构，其特征在于，所述电荷俘获材料包括氮化硅或硅纳米晶体中的至少一者，并且其中负固定电荷存在于所述电荷俘获材料中。

4.根据权利要求1所述的功率半导体结构，其特征在于，当所述功率半导体结构处于关断状态时，在所述第二导电类型的所述重掺杂区与所述外层之间具有零栅偏压下的反型层。

5.根据权利要求4所述的功率半导体结构，其特征在于，基于在所述阴极区与所述反型层之间产生的内建电势，当所述半导体结构处于所述关断状态时，所述沟道处于自耗尽状态。

6.根据权利要求5所述的功率半导体结构，其特征在于，基于向所述栅极电极施加正电压，当所述功率半导体结构处于导通状态时，所述反型层被转变成积累层并且所述沟道电荷态变成中性。

7.根据权利要求1所述的功率半导体结构，其特征在于，所述阴极区具有比所述沟道更高的掺杂浓度。

8.根据权利要求7所述的功率半导体结构，其特征在于，所述阴极区具有在1×10¹⁶cm^-3与1×10¹⁹cm^-3之间的掺杂浓度。

9.根据权利要求1所述的功率半导体结构，其特征在于，所述第一界定掺杂程度以及所述第二界定掺杂程度是在1×10¹³cm^-3与1×10¹⁵cm^-3之间的掺杂浓度范围的对应上限，并且所述第三界定掺杂程度以及所述第四界定掺杂程度是在1×10¹⁸cm^-3与1×10²¹cm^-3之间的另一掺杂浓度范围的对应下限。

10.根据权利要求1所述的功率半导体结构，其特征在于，所述栅极电介质的所述外层包括自然氧化硅。

11.根据权利要求1所述的功率半导体结构，其特征在于，所述栅极电介质的所述内层包括氧化硅或氧化铝中的至少一者。

12.根据权利要求1所述的功率半导体结构，其进一步包括：

所述第一导电类型的缓冲区，所述缓冲区位于与所述轻掺杂漂移区相邻处并且在所述轻掺杂漂移区下方；

所述第二导电类型的重掺杂阳极区，所述重掺杂阳极区位于与所述缓冲区相邻处并且在所述缓冲区下方，其中所述重掺杂阳极区掺杂不小于第五界定掺杂程度；以及

阳极电极，所述阳极电极位于与所述阳极区相邻处并且在所述阳极区下方。