[发明专利]一种碳化硅沟槽栅功率MOSFETs器件及其制备方法

权利要求书

1.一种碳化硅沟槽栅功率MOSFETs器件，其特征在于，所述器件包括：

1)沟槽栅碳化硅MOSFET：n型碳化硅衬底，所述衬底上的n型碳化硅漂移层，所述漂移层内包含具有间隔的p型碳化硅区，所述p型碳化硅区之间含有n+碳化硅源区；

2)n型沟道：位于所述p型碳化硅区之间且在n+碳化硅源区下的n型碳化硅漂移层内；

3)沟槽栅介质：于所述n+碳化硅源区之间，自n型碳化硅漂移层表面，沿n+碳化硅源区，经n型沟道延伸进入n型碳化硅漂移层，槽深大于所述p型碳化硅区结深；

4)栅接触：位于沟槽栅上，n+碳化硅源区之间。

2.根据权利要求1所述的碳化硅沟槽栅功率MOSFETs器件，其特征在于，所述碳化硅为4H-SiC或6H-SiC。

3.根据权利要求1所述的碳化硅沟槽栅功率MOSFETs器件，其特征在于，所述p型碳化硅区为包含在n型碳化硅漂移层中的具有间隔的铝或硼注入区。

4.根据权利要求1所述的碳化硅沟槽栅功率MOSFETs器件，其特征在于，所述n+碳化硅源区为包含在n型碳化硅漂移层中的被p型碳化硅区包围的氮或磷注入区。

5.根据权利要求1所述的碳化硅沟槽栅功率MOSFETs器件，其特征在于，所述p型碳化硅区形成P阱，其载流子浓度为10¹⁸～10²⁰cm^-3，延伸至n型碳化硅漂移层内0.2～3μm，p阱间的间距为2～20μm。

6.根据权利要求1所述的碳化硅沟槽栅功率MOSFETs器件，其特征在于，所述n型沟道在施加零伏栅偏压时是自耗尽的。

7.根据权利要求1所述的碳化硅沟槽栅功率MOSFETs器件，其特征在于，所述n型沟道的薄层电荷为10¹²～10¹³cm^-2，小于p型碳化硅区。

8.根据权利要求1所述的碳化硅沟槽栅功率MOSFETs器件，其特征在于，所述n型沟道的厚度为0.1～1μm，载流子浓度为10¹⁶～10¹⁸cm^-3。

9.根据权利要求1所述的碳化硅沟槽栅功率MOSFETs器件，其特征在于，所述栅接触为n型或p型多晶硅。

10.根据权利要求1所述的碳化硅沟槽栅功率MOSFETs器件，其特征在于，所述器件包括n型碳化硅衬底上的漏接触。

11.根据权利要求1所述的碳化硅沟槽栅功率MOSFETs器件，其特征在于，所述器件包括n+碳化硅源区和p型碳化硅区之上具有间隔的源接触。

12.一种权利要求1所述的碳化硅沟槽栅功率MOSFETs器件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)在n型碳化硅漂移层上制作掩蔽膜，注入p型杂质形成p型碳化硅区；

2)于n型碳化硅漂移层上形成掩蔽膜，注入n型杂质，形成n+碳化硅源区；

3)再次注入n型杂质，形成n型掺杂沟道区；

4)于n+碳化硅源区上制作掩蔽膜并图形化，刻蚀SiC形成沟槽；

5)氧化刻蚀槽形成栅介质层；

6)于栅介质层上制作掺杂的多晶层图案形成栅接触；

7)于栅接触和n型碳化硅漂移层上沉积隔离介质层形成栅接触隔离；

8)于n+碳化硅源区和p型碳化硅区上的隔离层上制作源接触；

9)于n型碳化硅衬底上制作漏接触。

13.根据权利要求12所述的碳化硅沟槽栅功率MOSFETs器件的制备方法，其特征在于，步骤1)的所述注入p型杂质包括步骤：

1)于n型碳化硅漂移层上制作掩模图案，该掩模的开口与p型碳化硅区相对应以曝露部分n型碳化硅漂移层；

2)利用掩模注入p型杂质形成p型碳化硅区，离子注入能量为10keV～1MeV，注入温度为300～600℃。

14.根据权利要求13所述的碳化硅沟槽栅功率MOSFETs器件的制备方法，其特征在于，所述p型杂质于1500～1900℃下退火激活。