[发明专利]碳化硅VDMOSFET器件的元胞结构、其制备方法及碳化硅VDMOSFET器件

说明书

本公开提供一种碳化硅VDMOSFET器件的元胞结构、其制备方法及碳化硅VDMOSFET器件，所述元胞结构包括位于所述漂移层表面内且设置于元胞结构两侧的第二导电类型阱区；位于所述阱区表面内的第一导电类型源区；其中，在所述源区远离所述元胞结构中心的一侧，所述漂移层于其表面向下设置有侧部沟槽；设置于所述阱区内，且位于所述侧部沟槽的底部和侧壁并与所述源区邻接的第二导电类型欧姆接触区；设置于所述源区上方和所述侧部沟槽内的源极金属层；其中，所述源极金属层同时与所述源区和所述欧姆接触区形成欧姆接触。本公开中通过先形成沟槽再倾斜离子注入的方式在阱区内形成与源区邻接的沟槽状的欧姆接触区，提高了器件的UIS耐性，使器件具有更高的动态雪崩可靠性。

技术领域

本公开涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种碳化硅VDMOSFET器件的元胞结构、其制备方法及碳化硅VDMOSFET器件。

背景技术

碳化硅(SiC)是新型宽禁带半导体材料，具有出色的物理、化学和电性能。碳化硅的击穿电场强度是传统硅的10倍，导热率是硅的3倍，且具有更高的开关频率，可减小电路中储能元件的损耗和体积。碳化硅金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)具有低导通电阻、开关速度快、耐高温等特点，在高压变频、新能源汽车、轨道交通等领域具有巨大的应用优势。MOSFET又分为垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管(Vertical Double-diffused MOSFET，VDMOSFET)和横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(Lateral Double-diffused MOSFET，LDMOSFET)。其中，无论是开关应用还是线形应用，碳化硅VDMOSFET都是理想的功率器件，碳化硅VDMOSFET常被用于高频大功率快速开关电路。

而在碳化硅VDMOSFET器件使用过程中，由于电路和系统中的无法避免的杂散电感的存在，一旦瞬变电流在杂散电感上产生的感应电动势所释放的能量超过VDMOSFET器件承受的极限，迫使器件进入反向雪崩工作模式(即寄生晶体管开启)并同时将能量释放出去，最终导致器件失效，即会导致VDMOSFET器件出现非钳位感性开关(Unclamped InductiveSwitching，UIS)失效，进而使得整个电路乃至系统的瘫痪。

发明内容

针对上述问题，本公开提供了一种碳化硅VDMOSFET器件的元胞结构、其制备方法及碳化硅VDMOSFET器件，解决了现有技术中碳化硅VDMOSFET易发生UIS失效导致的器件动态雪崩可靠性较差的技术问题。

第一方面，本公开提供一种碳化硅VDMOSFET器件的元胞结构，包括：

第一导电类型碳化硅衬底；

位于所述衬底上方的第一导电类型漂移层；

位于所述漂移层表面内且设置于元胞结构两侧的第二导电类型阱区；其中，在所述元胞结构两侧，所述漂移层表面被所述阱区完全覆盖；

位于所述阱区表面内的第一导电类型源区；其中，在所述源区远离所述元胞结构中心的一侧，所述漂移层于其表面向下设置有侧部沟槽；

设置于所述阱区内，且位于所述侧部沟槽的底部和侧壁并与所述源区邻接的第二导电类型欧姆接触区；其中，所述侧部沟槽通过所述欧姆接触区与所述源区隔离，所述欧姆接触区的底部位于所述源区底部的下方；

位于所述元胞结构中心且与所述阱区和所述源区接触的栅结构；

设置于所述源区上方和所述侧部沟槽内的源极金属层；其中，所述源极金属层同时与所述源区和所述欧姆接触区形成欧姆接触。

根据本公开的实施例，优选地，

所述阱区表面靠近所述元胞结构中心的一侧未被所述源区完全覆盖；