[发明专利]双沟槽碳化硅MOSFET结构和制造方法

权利要求书

1.一种双沟槽碳化硅MOSFET结构，由多个元胞排列组成，其特征在于，每个所述元胞具有N++型衬底（1）和N-型漂移层（2）；

在所述N-型漂移层（2）上形成栅极沟槽和源极沟槽，在所述源极沟槽周围从下至上依次形成N型空穴阻挡层（9）和P+型屏蔽层（8），所述N型空穴阻挡层（9）高度不低于所述N-型漂移层（2），在所述源极沟槽中形成源极金属（12）；

在N-型漂移层（2）和N型空穴阻挡层（9）顶部形成P型基区（7），在所述P型基区（7）和所述P+型屏蔽层（8）顶部形成N+型源区（6），所述N+型源区（6）和所述源极金属（12）之间以及所述P+型屏蔽层（8）和所述源极金属（12）之间具有欧姆接触金属层（5）;

在所述栅极沟槽的底面和内侧面，以及所述N+型源区（6）和所述P型基区（7）内侧面，均形成栅极热氧化介质层（3），所述栅极热氧化介质层（3）呈腔型，在所述腔型内从下至上形成栅极沉淀介质层（4）和栅电极（10）；

所述栅电极（10）和所述源极金属（12）之间具有层间介质（11）。

2.根据权利要求1所述的双沟槽碳化硅MOSFET结构，其特征在于，

所述栅极热氧化介质层（3）侧面的厚度等于底面的厚度。

3.根据权利要求1所述的双沟槽碳化硅MOSFET结构，其特征在于，

所述栅极沉淀介质层（4）的宽度等于所述栅电极（10）的宽度。

4.根据权利要求1所述的双沟槽碳化硅MOSFET结构，其特征在于，

所述N型空穴阻挡层（9）的宽度小于所述P型基区（7）的宽度。

5.根据权利要求1所述的双沟槽碳化硅MOSFET结构，其特征在于，

所述N型空穴阻挡层（9）的掺杂浓度比所述N-型漂移层（2）的掺杂浓度至少大半个数量级；

所述N型空穴阻挡层（9）的掺杂浓度比所述P+型屏蔽层（8）的掺杂浓度至少小一个数量级。

6.根据权利要求1所述的双沟槽碳化硅MOSFET结构，其特征在于，

所述栅电极（10）通过重掺杂多晶硅淀积形成。

7.根据权利要求1所述的双沟槽碳化硅MOSFET结构，其特征在于，

在所述P+型屏蔽层（8）上形成源极沟槽；

所述栅极沟槽和所述源极沟槽深度均为1微米-2微米。

8.一种双沟槽碳化硅MOSFET结构的制造方法，其特征在于，包括：

步骤a，在N++型衬底（1）上外延生长第一N-型漂移层（2a）；

步骤b，遮挡部分所述第一N-型漂移层（2a），采用局部离子注入工艺在另一部分所述第一N-型漂移层（2a）上制备N型空穴阻挡层（9）；

步骤c，在所述N型空穴阻挡层（9）和所述第一N-型漂移层（2a）上再外延生长第二N-型漂移层（2b），所述第一N-型漂移层（2a）和所述第二N-型漂移层（2b）的掺杂浓度均为2e14/cm³-1e16/cm³；

步骤d，遮挡部分所述第二N-型漂移层（2b），采用局部离子注入工艺在另一部分所述第二N-型漂移层（2b）和所述N型空穴阻挡层（9）上制备P+型屏蔽层（8）；

步骤e，遮挡所述P+型屏蔽层（8），采用局部离子注入工艺在所述第二N-型漂移层（2b）和所述N型空穴阻挡层（9）上制备P型基区（7）；

步骤f，采用离子注入工艺在所述P型基区（7）和所述P+型屏蔽层（8）上制备N+型源区（6）；

步骤g，采用局部蚀刻工艺形成栅极沟槽和源极沟槽，所述栅极沟槽穿过所述N+型源区（6）和所述P型基区（7），深入所述N-型漂移层（2），所述源极沟槽穿过所述N+型源区（6），深入所述P+型屏蔽层（8）；

步骤h，在所述栅极沟槽内侧依次生成栅极热氧化介质层（3）、栅极沉淀介质层（4）和栅电极（10），所述栅极热氧化介质层（3）采用热氧化工艺，所述栅极沉淀介质层（4）采用二氧化硅淀积工艺，所述栅电极（10）采用多晶硅淀积工艺；

步骤i，在所述源极沟槽中、部分所述N+型源区（6）上以及所述N++型衬底（1）底部生成欧姆接触金属层；

步骤j，在所述栅电极（10）、所述欧姆接触金属层和另一部分所述N+型源区（6）上生成层间介质（11）；

步骤k，在所述层间介质（11）和所述欧姆接触金属层上生成源极金属（12）。