[发明专利]一种具有内嵌沟道二极管的双沟槽SiC MOSFET结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有内嵌沟道二极管的双沟槽SiC MOSFET结构及其制备方法，结构包括：N‑漂移层；衬底层；漏极金属；JFET区；P‑base区；N+源区；P‑region区；P‑plus区；MOSFET栅氧；沟道二极管栅氧，厚度要小于MOSFET栅氧；MOSFET多晶硅栅；沟道二极管多晶硅栅；隔离氧；源极金属。一方面，在电路中充当续流二极管的作用时，完全消除传统SiC MOSFET结构因少数载流子复合发生的双极退化效应，并且具备更低的开启电压，减小了功率损耗；另一方面，器件的输入电容、转移电容及栅电荷特性得到了极大改善。此外，相比传统器件的制造方法，只增加了一步刻蚀栅氧工艺，控制了制作成本。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种具有内嵌沟道二极管的双沟槽SiCMOSFET结构及其制备方法。

背景技术

宽禁带半导体材料之一的SiC材料具有更高的临界击穿场强、更高的载流子饱和漂移速率和更高的热导率，这些特性使得SiC 电力电子器件具有关断电压高、导通电阻小、开关频率高、效率高和高温性能好的特点。

作为开关器件，当电路中产生很大的瞬间电流时，MOSFET需要一个反向的续流二极管，避免击穿器件。目前对于续流二极管的选择主要有如下几种方案：1、采用外接二极管的方式，但是这会给系统带来额外的寄生电容及电感，增加系统的损耗；2、采用二极管与开关器件集成封装的形式，但这种方法会额外增加芯片的面积，从而增加器件的漏电，使其温度特性发生退化。3、利用MOSFET器件本身的寄生体二极管作为反向工作时的续流管，但对于传统的SiC MOSFET 来讲，体二极管的导通还会带来两个问题：一是SiC MOSFET体二极管接近3V的开启电压会造成系统额外的功率损耗；二是体二极管的导通会诱发双极退化现象，这是由于电子空穴对的复合会造成SiC材料缺陷的增生，从而使得整个器件的漏电增加，造成失效。

发明内容

为了解决传统双沟槽SiC MOSFET结构无法使用体二极管续流的问题，本发明提出一种具有内嵌沟道二极管的双沟槽SiC MOSFET结构及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明的一个实施例提供了一种内嵌沟道二极管的双沟槽SiC MOSFET结构，其特征在于：包括

N-漂移层3；

衬底层2，位于所述N-漂移层3的下表面；

漏极金属1，位于所述衬底层2的下表面；

JFET区4，位于所述N-漂移层3的上表面；

左右两个P-base区5，均位于所述JFET区4的上侧；

左右两个P-region区6均为L型，左侧P-region区6位于N-漂移层3 的上表面以及JFET区4、P-base区5的左侧，右侧P-region区6位于N- 漂移层3的上表面以及JFET区4、P-base区5的右侧；

左右P-plus区14，左侧P-plus区14位于左侧P-region区6上，右侧P-plus区14位于右侧P-region区6上；

两个N+源区7，左侧N+源区7位于左侧P-region区6和左侧P-base 区5上表面，右侧N+源区7位于右侧P-region区6和右侧P-base区5上表面；左侧N+区7、左侧P-base区5、JFET区4、右侧N+区7、右侧P-base 区5形成U型沟槽，MOSFET栅氧11和沟道二极管栅氧9与U型沟槽贴合， MOSFET栅氧11位于U型沟槽左侧，沟道二极管栅氧9位于U型沟槽右侧，且沟道二极管栅氧9的厚度要小于所述MOSFET栅氧11的厚度；

MOSFET多晶硅栅10，位于所述MOSFET栅氧11的右表面；

沟道二极管多晶硅栅8，位于所述沟道二极管栅氧9的左表面，且与MOSFET多晶硅栅10不贯穿