[发明专利]垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管及其制备方法和应用。该垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管包括N型基体，N型基体的一侧设有沟槽，N型基体内设有P‑体区、N+区、碳化硅层、栅氧化层、第一阻挡层和多晶硅层，第一阻挡层在沟槽内围绕沟槽的侧壁设置，碳化硅层自沟槽的槽底向N型基体延伸，栅氧化层设在沟槽的底部，多晶硅层在沟槽内设置于栅氧化层之上，P‑体区围绕沟槽的侧壁且环绕N+区，N+区的表面露出于N型基体的设有沟槽的上表面，其中，N+区的材料是掺杂N型离子的碳化硅，器件在源区和漏极的外延层中引入了碳化硅层，产生了类似应变硅的效应，提升了器件的工作速度。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，特别是涉及一种垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管场效应晶体管及其制备方法和应用。

背景技术

功率集成电路，是指将功率器件、低压控制电路、信号处理和通讯接口电路等集成在同一芯片中的特殊集成电路。功率集成电路的应用，不仅缩小了整机的体积、减少了连线、降低了寄生参数，同时还使得成本更低、体积更小以及重量更轻，因此被广泛地运用于通信与网络、计算机与消费电子、工业与汽车电子等诸多领域。功率金属氧化物半导体场效应管是在金属氧化物半导体场效应晶体管集成电路工艺的基础上发展起来的新一代电力电子开关器件，在微电子工艺基础上满足了电力设备高功率以及大电流的要求。从垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管(Vertical Double-diffused Metal OxideSemiconductoe)结构诞生以来得到了迅速发展。垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管由于具有高输入阻抗、低驱动功率、高开关速度、良好的热稳定性和优越的频率特性等优点，广泛地应用于开关电源、汽车电子、马达驱动、音频放大、工业控制、电机调速、节能灯、逆变器以及高频震荡器等领域。

为了得到器件性能更加优越的场效应晶体管，如图1所示制造的传统垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管通过提高器件的栅氧化层厚度来降低栅漏极之间的电容值，同时减少开通损耗和关断损耗。但是此传统垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管会使导通电阻有所提高，导致导通损耗增加使器件性能下降。

发明内容

基于此，有必要提供一种垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管及其制备方法和应用，既可以降低栅漏极之间的电容值还可以降低导通电阻，使器件具有较小的开关损耗以及导通损耗。

本发明提供一种垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管，包括：

N型基体，所述N型基体的一侧设有沟槽，所述N型基体内设有P-体区、N+区、碳化硅层、栅氧化层、第一阻挡层和多晶硅层，所述第一阻挡层在所述沟槽内围绕所述沟槽的侧壁设置，所述碳化硅层自所述沟槽的槽底向所述N型基体延伸，所述栅氧化层设在所述沟槽的底部，所述多晶硅层在所述沟槽内设置于所述栅氧化层之上，所述P-体区围绕所述沟槽的侧壁且环绕所述N+区，所述N+区的表面露出于所述N型基体的设有所述沟槽的上表面，其中，所述N+区的材料是掺杂N型离子的碳化硅；

第二阻挡层，所述第二阻挡层设置在所述N型基体的设有所述沟槽的一侧，并且露出所述N+区；

介质层，所述介质层设置在所述第二阻挡层及所述N+区上；以及

第一金属层，所述第一金属层贯穿所述介质层并与所述N+区接触连接。

在其中一个实施例中，所述N型基体包括N型衬底和设置于N型衬底上的N型外延层，所述沟槽设置于所述N型外延层的远离所述N型衬底的一侧。

在其中一个实施例中，还包括第二金属层，所述第二金属层设置在所述N型基体的远离所述沟槽的一侧。

在其中一个实施例中，所述沟槽的深度为0.1μm～5μm，宽度为0.1μm～5μm；和/或

所述第一阻挡层的厚度为0.05μm～0.5μm；和/或

所述栅氧化层的厚度为0.01μm～1μm；和/或