[发明专利]具有电荷补偿块的异质结垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管及其制作方法

权利要求书

1.具有电荷补偿块的异质结垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括：

半导体材料的N+型衬底(803)，兼作漏区；

在所述N+型衬底(803)上表面形成的相同半导体材料的N型外延层，记为第一N型外延层(801)；

在所述第一N型外延层(801)上表面异质外延生长或利用键合技术形成的元素半导体材料的N型外延层，记为第二N型外延层；

基于所述第二N型外延层在其两侧区域形成的两处P型基区(7)；所述P型基区(7)的纵向边界延伸到第一N型外延层(801)内，即P型基区(7)与第一N型外延层(801)形成的PN结位于第一N型外延层(801)内，沟道仍主要位于第二N型外延层中；

在每一处P型基区(7)中形成的沟道以及N+型源区(6)和P+沟道衬底接触(5)；其中N+型源区(6)与沟道邻接，P+沟道衬底接触(5)相对于N+型源区(6)位于沟道远端；

栅氧化层(2)，位于所述第二N型外延层上表面，覆盖两处P型基区(7)之间的部分以及相应的两处沟道；

栅极(3)，位于栅氧化层(2)上表面；

源极(1、4)，覆盖于P+沟道衬底接触(5)与N+型源区(6)相接区域的上表面；两处源极(1、4)共接；

漏极(9)，位于所述N+型衬底(803)下表面；

其特征在于：

所述N+型衬底(803)和第一N型外延层(801)均为宽带隙半导体材料；

在所述第一N型外延层(801)中，对应于两处P型基区(7)，分别沿纵向间隔分布有多层宽带隙半导体材料的P型电荷补偿块(802)；

P型电荷补偿块(802)的横向宽度从P型基区(7)到N+型衬底(803)呈现依次减小的趋势，其最大横向宽度不超过P型基区(7)的横向宽度；P型电荷补偿块(802)的掺杂浓度从P型基区(7)到N+型衬底(803)则呈现依次增大的趋势；

第一N型外延层(801)的掺杂浓度比N+型衬底(803)的掺杂浓度低4-6个数量级，P型电荷补偿块(802)的掺杂浓度比N+型衬底(803)的掺杂浓度低3-5个数量级。

2.根据权利要求1所述的具有电荷补偿块的异质结垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：所述宽带隙半导体材料为氮化镓、碳化硅或金刚石；所述元素半导体材料为硅或锗。

3.根据权利要求1所述的具有电荷补偿块的异质结垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：所述P型基区(7)、N+型源区(6)、P+沟道衬底接触(5)以及沟道，是基于第二N型外延层采用离子注入以及双扩散技术形成的。

4.根据权利要求1所述的具有电荷补偿块的异质结垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：P型基区(7)以及多层P型电荷补偿块(802)整体呈左右对称结构。

5.根据权利要求1所述的具有电荷补偿块的异质结垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：多层P型电荷补偿块(802)横向宽度依次递减10％～40％。

6.根据权利要求1所述的具有电荷补偿块的异质结垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：多层P型电荷补偿块(802)中最大的横向宽度为P型基区(7)横向宽度的70％～90％；最小的横向宽度为P型基区(7)横向宽度的10％～40％。

7.根据权利要求1所述的具有电荷补偿块的异质结垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：最接近P型基区的P型电荷补偿块(802)与P型基区(7)之间的纵向距离为第一N型外延层(801)纵向厚度的5％～20％；最接近N+型衬底的P型电荷补偿块(802)与N+型衬底(803)之间纵向距离为第一N型外延层(801)纵向厚度的5％～20％。

8.根据权利要求1所述的具有电荷补偿块的异质结垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：相邻两层P型电荷补偿块(802)之间的纵向距离相等，且为第一N型外延层(801)纵向厚度的5％～20％；所述多层P型电荷补偿块(802)纵向厚度之和为第一N型外延层(801)纵向厚度的40％～80％。