[实用新型]新型沟槽式碳化硅MOS管

说明书

技术领域

新型沟槽式碳化硅MOS管，属于半导体器件领域。

背景技术

传统沟槽式碳化硅MOS管的单胞结构，其制作流程与硅类MOSFET类似，但由于碳化硅材料与硅材料的特性有很大差异，在制作碳化硅P区及N+区时需要用超高能量进行注入，其能量大于1MeV，离子注入时晶圆同时需要加高温至600℃左右，离子注入后更需要1600℃以上的高温激活离子。

现有技术中有具备了能够提供600℃高温高能离子注入、1600℃高温退火等的设备，但是在1MeV的能量离子注入的深度也只有0.5um至1um左右，离子注入后还需要用约1600℃的高温退火修复高能离子注入时造成的晶圆损伤，激活离子的电性，即使在1600℃的高温环境下离子在碳化硅内扩散非常缓慢，甚至可以说几乎没有扩散，所形成的P及N+区的掺杂浓度及P区的结深可以控制的范围也有限，这大大局限了芯片的设计。

另外，这类设备开发成本较高，在普通的硅类晶圆代工厂无法具备，这对碳化硅芯片设计及原型功能的验证及优化均形成一个巨大的障碍。针对现有技术的不足，目前急需一种无需高温高能离子注入及高温离子激活，并能够有效形成和控制碳化硅基区及源区的掺杂浓度及结深的的技术方案。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种无需高温高能离子注入及高温离子激活并能够有效形成和控制碳化硅基区及源区的掺杂浓度及结深的新型沟槽式碳化硅MOS管。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该新型沟槽式碳化硅MOS管，包括衬底，在衬底上方依次设置有半导体类型与衬底相同的外延层和半导体类型相反的基区，设置有若干沟槽，沟槽自上而下穿过基区并进入漂移区，沟槽内设置栅极，在沟槽的两侧设置源区，在沟槽的上部设置有同时连接沟槽两侧源区的氧化层，形成MOS结构，其特征在于：所述的源区连接相邻的沟槽，所述的氧化层覆盖在所有沟槽和源区的上方，在任意相邻的两个沟槽之间开设有接触孔，接触孔自上而下穿过氧化层和源区后进入基区中。

优选的，所述的沟槽的底端低于漂移区上表面0.1~0.5um

优选的，所述的接触孔底端低于基区上表面0.1~0.5um。

优选的，所述的源区上方的氧化层厚度为1um。

优选的，所述的衬底为N+衬底，所述的漂移区为N漂移区，所述的基区为P基区，所述的源区为N+源区。

优选的，所述的衬底为P+衬底，所述的漂移区为P漂移区，所述的基区为N基区，所述的源区为P+源区。

优选的，所述的栅极为多晶硅材料。

优选的，所述的衬底下方设置底部金属层，所述的氧化层上方设置顶部金属层，自底部金属层处引出漏极，自顶部金属层处引出源极。

本实用新型的工作原理：

设置沟槽，沟槽从源区自上而下进入第一外延层，沟槽内形成一层氧化层，并在沟槽内填充栅极，在源区和沟槽上方沉积氧化层，两个沟槽之间开设有接触孔，接触孔自上而下穿过氧化层和源区后进入基区中。利用生成外延层的磊晶技术和光刻技术避免了需要高温高能离子注入和高温退火的特殊条件的设备，制作工艺简单化、降低产品成本。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

1、新型沟槽式碳化硅MOS管，具有无需高温高能离子注入、高温离子激活，有效形成和控制碳化硅基区和源区的掺杂浓度及结深并应用广泛的的有益效果。

2、采用多层外延设计克服目前使用高温高能离子注入、高温退火的技术问题，有效的形成及控制基区及源区的掺杂浓度及结深。

3、在本新型沟槽式碳化硅MOS管中，可以将半导体类型进行互换。

4、本实用新型适用于其它沟槽式元件相类似的架构，具有应用广泛的有益效果。

5、本实用新型不局限碳化硅类的材料，硅、氮化镓等半导体材料同样适用，具有应用广泛的有益效果。

附图说明

图1为传统的碳化硅MOS管结构示意图。

图2为本新型沟槽式碳化硅MOS管的实施例1结构示意图。

图3为本新型沟槽式碳化硅MOS管的实施例2结构示意图。

其中：1、漏极2、底部金属层3、N+衬底4、N漂移区5、P基区6、N+源区7、栅极8、氧化层9、顶部金属层10、P+衬底11、P漂移区12、N基区13、P+源区14、源极。

具体实施方式

图1~2是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~3对本实用新型做进一步说明。

实施例1