一种集成条形沟槽源极控制续流通道平面SiCVDMOSFET结构的制作方法
本发明涉及mos半导体，更具体的说是一种集成条形沟槽源极控制续流通道平面sic vdmosfet结构。
背景技术：
1、sic mosfet器件具有高频低损耗的显著优势，在电动汽车、光伏逆变器和充电桩等领域有十分广泛的应用。半导体材料碳化硅具有带隙宽、击穿场强高、热导率高、饱和电子迁移速率高、物理化学性能稳定等特性，可适用于高温，高频，大功率和极端环境。碳化硅具有更大的禁带宽度和更高的临界击穿场强。sic具有独特的物理、化学及电学特性，是在高温、高频、大功率及抗辐射等极端应用领域极具发展潜力的半导体材料。而sic功率器件具有输入阻抗高、开关速度快、工作频率高耐高压等一系列优点，在开关稳压电源、高频以及功率放大器等方面取得了广泛的应用。
2、现在专利公开了一种集成条形沟槽源极控制续流通道平面sic mos及制备方法(公开号cn117525139a)，该平面sic mos包括：至少一个源极沟槽和平面栅极；所述源极沟槽沿第一方向贯穿n+层、p-well层和n-drift层；所述源极沟槽由位于n+层和p-well层的通孔和位于n-drift层上层的沟槽组成，所述通孔与所述沟槽相连；所述源极沟槽的内壁贴附有源极氧化层；源极多晶硅沉积于所述源极沟槽中并被所述氧化层包覆。
3、然而，上述专利所公开技术中的vdmos器件始终存在“硅限”瓶颈，即器件的导通电阻始终与击穿电压的3次方成比例，这严重影响了功率vdmos在高压下工作。
技术实现思路
1、本发明主要解决的技术问题是提供一种集成条形沟槽源极控制续流通道平面sicvdmosfet结构，解决了上述背景技术中的问题。
2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，更具体的说是一种集成条形沟槽源极控制续流通道平面sic vdmosfet结构，包括若干个相互并联的mos元胞结构，所述mos元胞结构包括衬底层、扩散层、条形源极、p阱层以及掺杂n阱区；
3、单个所述mos元胞结构的左右两侧均嵌设有条形源极；
4、所述mos元胞结构的下层表面的中间区域蚀刻有腔槽，所述腔槽的内部沉积有轻掺杂p阱，其中轻掺杂p阱与腔槽内壁之间填充有隔绝层，所述轻掺杂p阱与漏极欧姆短接；
5、所述mos元胞结构的下层表面沉积有漏极，并且mos元胞结构的上层嵌设有金属源极，所述金属源极与n阱层、条形源极欧姆短接。
6、更进一步的，相邻所述mos元胞之间的条形源极共为一体，其中条形源极与金属源极欧姆短接。
7、更进一步的，单个所述mos元胞结构中的沉底层采用中间区域注入过量磷元素成型，其衬底呈呈中间区域高、两侧低洼的形状。
8、更进一步的，所述p阱层包括高掺杂p阱层一、低掺杂p阱层一、高掺杂p阱层二。
9、更进一步的，所述高掺杂p阱层一的制备过程中均掺入浓度高浓度的硼离子。
10、更进一步的，所述低掺杂p阱层一、轻掺杂p阱的制备过程中掺入低浓度的硼离子。
11、更进一步的，所述栅极接入栅极电压状态下，其掺杂p阱区三内形成电荷沟道，并且电荷沟道连通扩散层与掺杂n阱区。
12、更进一步的，相邻所述mos元胞中高掺杂p阱层一之间共为一体，所述条形源极的表面沉积有侧绝缘氧化层。
13、更进一步的，所述扩散层内相邻两个高掺杂p阱层一之间形成jfet区。
14、更进一步的，所述栅极的表面沉积有栅氧化层。
15、本发明一种集成条形沟槽源极控制续流通道平面sic vdmosfet结构的有益效果为：
16、1、本发明通过将轻掺杂p阱引入衬底层，并且部分漏极金属通过挖槽填充穿过并与p阱接触，这样在反向恢复电流下降阶段中由于存在有空穴的注入，使得衬底层空穴的下降速度减慢，反向恢复电流得以平滑衰减，从而降低反向恢复的速率。
17、2、本发明在mos元胞内引入两个沟槽源极，在器件施加反向电压时，在源极槽的氧化层-半导体界面感应出电子，形成沟道将漏极与源极联通，可以提升器件的第三象限特性。
18、3、本发明通过将单个mos元胞中的衬底层设计成中间凸起两侧低洼的形状，并且由于衬底层的电阻率低于扩散层电阻率，这样可以减小栅极与漏极之间的触发电压，确保栅极与漏极之间形成电场之后能够具有一定稳定性。
技术特征：
1.一种集成条形沟槽源极控制续流通道平面sic vdmosfet结构，其特征在于，包括若干个相互并联的mos元胞结构，所述mos元胞结构包括衬底层(2)、扩散层(3)、条形源极(6)、p阱层以及掺杂n阱区(11)；
2.根据权利要求1所述的集成条形沟槽源极控制续流通道平面sic vdmosfet结构，其特征在于：相邻所述mos元胞之间的条形源极(6)共为一体，其中条形源极(6)与金属源极(4)欧姆短接。
3.根据权利要求1所述的集成条形沟槽源极控制续流通道平面sic vdmosfet结构，其特征在于：单个所述mos元胞结构中的沉底层(2)采用中间区域注入过量磷元素成型，其衬底呈(2)呈中间区域高、两侧低洼的形状。
4.根据权利要求1所述的集成条形沟槽源极控制续流通道平面sic vdmosfet结构，其特征在于：所述p阱层包括高掺杂p阱层一(8)、低掺杂p阱层一(9)、高掺杂p阱层二(10)。
5.根据权利要求4所述的集成条形沟槽源极控制续流通道平面sic vdmosfet结构，其特征在于：所述高掺杂p阱层一(8)为制备过程中均掺入高浓度的硼离子。
6.根据权利要求5所述的集成条形沟槽源极控制续流通道平面sic vdmosfet结构，其特征在于：所述低掺杂p阱层一(9)、轻掺杂p阱(12)的制备过程中掺入低浓度的硼离子。
7.根据权利要求6所述的集成条形沟槽源极控制续流通道平面sic vdmosfet结构，其特征在于：所述栅极(5)接入栅极电压状态下，其掺杂p阱区三(14)内形成电荷沟道，并且电荷沟道连通扩散层(3)与掺杂n阱区(11)。
8.根据权利要求7所述的集成条形沟槽源极控制续流通道平面sic vdmosfet结构，其特征在于：相邻所述mos元胞中高掺杂p阱层一(8)之间共为一体，所述条形源极(6)的表面沉积有侧绝缘氧化层(7)。
9.根据权利要求1所述的集成条形沟槽源极控制续流通道平面sic vdmosfet结构，其特征在于：所述扩散层(3)内相邻两个高掺杂p阱层一(8)之间形成jfet区。
10.根据权利要求1所述的集成条形沟槽源极控制续流通道平面sic vdmosfet结构，其特征在于：所述栅极(5)的表面沉积有栅氧化层(14)。
技术总结
本发明涉及MOS半导体技术领域，且公开了一种集成条形沟槽源极控制续流通道平面SiC VDMOSFET结构，包括若干个相互并联的MOS元胞结构，所述MOS元胞结构包括衬底层、扩散层、条形源极、P阱层以及掺杂N阱区；单个所述MOS元胞结构的左右两侧均嵌设有条形源极；所述MOS元胞结构的下层表面的中间区域蚀刻有腔槽，所述腔槽的内部沉积有轻掺杂P阱，其中轻掺杂P阱与腔槽内壁之间填充有隔绝层，所述轻掺杂P阱与漏极欧姆短接。本发明通过将轻掺杂P阱引入衬底层，并且部分漏极金属通过挖槽填充穿过并与P阱接触，这样在反向恢复电流下降阶段中由于存在有空穴的注入，使得衬底层空穴的下降速度减慢，反向恢复电流得以平滑衰减，从而降低反向恢复的速率。
技术研发人员：许一力
受保护的技术使用者：北京清芯微储能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23