CN117855276B 一种具有结控二极管的沟槽mosfet器件及其制备方法 （湖北九峰山实验室）

一种具有结控二极管的沟槽MOSFET器件及本发明提供一种具有结控二极管的沟槽领域。该器件由下至上包括依次层叠设置的漏内还设置有呈多级阶梯状的源极沟槽和栅极沟2外延层背离所述衬底一侧的表层，所述源极介质层的材料为所述欧姆接触金属层的金属，源极沟槽的底部的所述源极P+区的正下方形9.权利要求1~8任一项所述的具有结控二极管的沟槽MOSFET器件的制备方法，其特征在所述源极沟槽的侧壁和底部设置源极P+区；在相邻的两在所述栅极沟槽内沿壁沉积栅极介质层并在其内部填充第一34[0004]但是，以宽禁带半导体材料制备的沟槽MOSFET(Metal_Oxide_SemiconductorField_EffectTransistor，金属_氧化物_半导体场效应晶体管在实际制作工艺和应用中[0005]为了解决上述问题中的至少一个问题，本发明提供一种具有结控二极管的沟槽栅槽角电场；源极P+区与源极欧姆接触区集成的单极型结控二极管可以显著降低开关损5所述N+导流区和所述源极介质层在所述源极沟槽的台阶的角落处形成至少一个结势垒控的角落处形成至少一个结势垒控制的单极型二[0017]本发明还提供所述具有结控二极管的沟槽MOSFET器件的制备方法，包括以下步6[0023]在优选的实施方案中，所述源极P+区采用离子注入的方式或二次外延法或生长P[0025]在优选的实施方案中，所述源极介质层的材料与所述欧姆接触金属层的材料相并在沟槽侧壁和底部设置源极P+区，多级沟槽的结构可以让源极P+区具有更深的掩蔽效源极沟槽内壁的欧姆接触金属层在源极沟槽的至少一个台阶角落处集成结势垒控制的单极型二极管，进一步降低开关损耗。(4)本发明的MOSFET器件的巴利伽优值与现有的沟槽MOSFET基本保持一致，但是峰值电场相比于现有器件降低了59.0反向导通压降也显著[0027]图1为实施例1提供的具有结控二极管的沟槽MOSFET器件的其中一种结构的示意[0028]图2～8为实施例2中制备具有结控二极管的沟槽MOSFET器件的过程中得到的各种[0029]图9～10为实施例3中制备具有结控二极管的沟槽MOSFET器件的过程中得到的器[0030]图11～16为本发明提供的具有结控二极管的沟槽MOSFET器件的源极沟槽和栅极[0031]图17～19为实施例1提供的具有结控二极管的沟槽MOSFET器件的其他三种结构的7[0032]图20为实施例1提供的具有结控二极管的沟槽MOSFET器件的其中一种结构的截面[0033]图21为实施例1提供的具有结控二极管的沟槽MOSFET器件的其中一种不同于图20[0037]图25为实施例2制备的MOSFET器件与现有的沟槽MOSFET在器件击穿时的栅氧化层[0038]图26为实施例2制备的MOSFET器件与现有的沟槽MOSFET在器件反向导通时的电流[0039]图27为实施例2制备的MOSFET器件与现有的沟槽MOSFET在器件反向导通时的电流技术特征的数量。以下实施例中未详细描述的方法均为本领域技术人员所熟知的常规方8沟槽内壁的欧姆接触金属层16作为源极介质层。源极N+区4和源极P+区10均与欧姆接触金质层)在源极沟槽每一级台阶的角落处形成一个结势垒控制的沟槽6分布于每个网格内。每个网格的形状为规则的或不规则的多边形，或网格形状为圆9质层的材料与欧姆接触金属层16的材料相同，源极沟槽内部的第二填充介质为源极金属。内侧壁上的源极介质层12的材料与栅极介质层7的材料相同，源极沟槽内部的第二填充介相邻两个源极沟槽之间，源极P+区10、源极N+区4和欧姆接触金属层16集成平面结控二极[0052]以上列举了源极沟槽的每一级子沟槽内侧壁全部被源极P+区10完全屏蔽或全部的不同级子沟槽的深度，使得同一个源极沟槽内一部分子沟槽的侧壁被源极P+区完全屏+导流区与欧姆接触金属层形成一个结势垒控制的单极型式在源极沟槽6的侧壁上和底部形成源极P+区10。侧壁上离子注入的深度小于每一级沟槽子注入掩膜172填满源极沟槽6最底部的沟槽。在相邻的两个源极P+区10之间通过N型离子得到的器件结构表面沉积层间介质层9，保留与栅极介质层7和第一填充介质8相接触的层源极P+区10的正下方形成了N+导流区11。最后去除第一离子注入掩膜171和第二离子注入是硼磷硅玻璃(BPSG)或氮化硅(Si3N4)。欧姆接触金属层16的材料也可以是镍(Ni)或铝[0069]将实施例2制备的MOSFET器件与现有器件(英飞凌的沟槽MOSFET，见图22)进行仿例2制备的MOSFET器件的峰值电场相比于现有器件降低了59.0％。器件反向导通时的电流MOSFET器件。从图26和图27中可