[发明专利]一种横向沟槽型MOSFET器件及其制备方法

说明书

一种横向沟槽型MOSFET器件，属于半导体功率器件技术领域。本发明通过在一个栅极结构周侧形成多晶硅区或肖特基接触金属区，并使得多晶硅区或肖特基接触金属区与漂移区形成具有整流特性的异质结或者肖特基接触。由于异质结或者肖特基接触为多子器件且导通压降相较传统寄生二极管更低，故可以优化器件的反向恢复特性，且实现优异的第三象限通态性能；相对于体外反并联二极管方式，显著减小了电子电力系统体积，降低封装成本，减少互联线及互联线所带来的寄生效应，从而提高了系统的可靠性。同时，针对器件栅介质电场过高问题进行了优化设计，使得器件长久应用可靠性能得以提升。此外，本发明器件的制备方法简单可控、易于实现，促进了半导体功率器件在众多实际应用中的推广。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，具体涉及一种横向沟槽型金属氧化物半导体场效应管(Lateral Trench Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,Lateral Trench MOSFET)器件及其制备方法。

背景技术

人类的历史，就是一部面对大自然挑战的历史。随着人类工业革命深度和广度的不断扩展，人们在享受工业化成果带来便利的同时，也不断面临着种种危机。作为工业的“血液”，能源资源的可持续性利用一直以来受到世界各国的重视。而能源资源的日益消耗，也让人们感受到了“能源危机”。在寻求新型能源作为化石能源的替代的同时，人们也在思考如何让能源的利用率达到最大化。电能是人类能直接利用的主要能源，而管理着电能的电力系统是人类提高电能使用率的关键途径。作为电力系统的核心，半导体功率器件至少控制着世界上70％以上的电力能源，故其“电变换”能力及效率的高低，对能源资源利用率的提升具有重大意义。

在大量的应用场合，半导体功率器件需要和一个反并联的二极管一起作为续流使用。传统的做法是使用分立的功率开关器件和分立的续流二极管，在外电路上将其反并联起来。该方法增加了互联线，增加了系统寄生电感，不利于系统可靠性的提升；同时，由于器件数目的增加，导致系统体积增大，配套的散热需求也有所提升，封装成本也有所上升。自1996年S.Coffa等人提出将作为主开关元件的半导体功率器件和续流二极管制作在同一块半导体芯片上，功率集成器件便成为功率器件研究的一个重要方向。功率集成器件可显著降低成本、大幅度缩小体积、并且提高可靠性，然而目前此类集成及其存在的最大问题是集成器件中续流二极管开关速度慢，不能满足其在高频领域中应用的要求，因此如何提高集成二极管的开关性能一直以来是国内外研究的前沿课题。

功率器件目前仍主要以硅基晶闸管、功率PiN器件、功率双极结型器件、肖特基势垒二极管、功率MOSFET以及绝缘栅场效应晶体管为主，这些器件在全功率范围内得到了广泛的应用，以其悠久历史、成熟的设计技术和工艺技术占领了功率半导体器件的主导市场。然而，因研究人员对其机理研究较为透彻，其性能均已接近硅材料的理论极限，通过对硅基功率器件的设计和优化达到性能上的大幅度提升已经困难重重。