一種帶有突出P阱的UMOSFET器件及其制備方法與流程

本發明屬于半導體，具體涉及一種帶有突出p阱的umosfet器件及其制備方法。

背景技術：

1、隨著電力電子行業的迅速發展，起決定性作用的功率半導體器件成為影響電力電子設備成本和效率的直接因素。現階段半導體硅基功率器件已經十分成熟，但隨著功率半導體逐漸向大功率、高頻率和低功耗的方向發展，硅(silicon，si)基器件由于其本身的物理特征限制，開始難以適用于一些高壓、高溫、高效率以及高功率密度的應用場景。

2、碳化硅(siliconcarbide，sic)材料因其優越的物理特性，開始廣泛得到從業人員的關注，因此，sic?mosfet(siliconcarbide?metal?oxide?semiconductor?field?effecttransistor)技術隨之發展，與硅基器件相比，碳化硅材料高熱導率、大禁帶寬度等特征決定了其在高電流密度、高擊穿場強和高工作溫度的應用場景。相比于同等級下的simosfet，sic?mosfet的特征導通電阻、開關損耗使其適用于更高的工作頻率，其高熱導率則大幅提升了高溫穩定性；但是現有的umosfet(trench?gate?metal?oxide?semiconductorfield?effect?transistor)器件在柵氧化層角落容易電場聚集，導致氧化層可靠性、使用壽命降低等問題。

3、因此，亟需改善現有技術中存在的上述問題。

技術實現思路

1、為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種帶有突出p阱的umosfet器件及其制備方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

2、第一方面，本發明提供一種帶有突出p阱的umosfet器件，包括：

3、漂移區；

4、溝道區，位于漂移區的上方，且與漂移區層疊設置；溝道區包括溝槽，溝槽的底部設置有第一電流傳輸層、以及位于第一電流傳輸層兩側的角落堆積區；第一電流傳輸層的下方設置有第二電流傳輸層，第二電流傳輸層與第一電流傳輸層層疊設置，第二電流傳輸層由第一電流傳輸層的下表面延伸至所述漂移區，沿垂直于漂移區的方向，第二電流傳輸層的正投影位于第一電流傳輸層的正投影的中間，第二電流傳輸層的摻雜濃度小于第一電流傳輸層的摻雜濃度；第一電流傳輸層和角落堆積區的上方設置有柵介質層，柵介質層呈u型結構，柵介質層內設置有柵電極。

5、第二方面，本申請還提供一種帶有突出p阱的umosfet器件的制備方法，包括：

6、提供一漂移區；

7、在漂移區上生長溝道區，通過刻蝕的方法，在溝道區刻蝕形成溝槽；在溝槽的底部進行離子注入，分別形成溝槽底部的第一電流傳輸層、溝槽側壁的離子注入層、以及溝槽角落的角落堆積區；在第一電流傳輸層、離子注入層和角落堆積區的上表面沉積屏蔽層，并將位于第一電流傳輸層上方的部分屏蔽層刻蝕掉，暴露出第一電流傳輸層，在暴露出的第一電流傳輸層上進行離子注入，形成第二電流傳輸層，第二電流傳輸層由第一電流傳輸層的下表面延伸至漂移區；刻蝕掉剩余的屏蔽層，對部分第一電流傳輸層、離子注入層和部分角落堆積區進行氧化，形成二氧化硅犧牲氧化層，將二氧化硅犧牲氧化層進行腐蝕，以去除所述離子注入層；在處理后的溝槽內沉淀呈u型結構的柵介質層，并在柵介質層上淀積柵電極。

8、本發明的有益效果：

9、本發明提供的一種帶有突出p阱的umosfet器件及其制備方法，溝道區中設置有溝槽柵，溝槽柵設置于柵介質層上，柵介質層設置于溝道區中的溝槽內；現有技術中，umosfet器件容易在柵介質層角落聚集電場，使得柵介質層上的缺陷較多，影響器件的可靠性；而本發明中，溝槽柵的柵介質層下方設置有第一電流傳輸層和第二電流傳輸層，原本聚集在柵介質層角落的電場被推入至半導體內，可以理解為，由于突出的p型阱區的深度大于柵氧化層的深度，pn結的存在可以將聚集在柵氧化層角落的電場推入碳化硅體內；同時，由于p型阱區是外延生長，并且p型阱區可以解決柵氧化層可靠性問題，不需要其他額外的高摻雜p型區域，可以有效降低器件的元胞尺寸，進而有效降低器件的特征導通電阻。進一步地，本發明考慮到p型阱區與柵氧化層之間存在較小間距的區域，如果此處n型區內的摻雜濃度較小，那么由于p型阱區與n型區域之間的耗盡，使得限制電流通路包括兩個因素，其一、溝道中反型層的形成；其二、電流傳輸路徑上的部分n型區被耗盡，且該因素為閾值電壓的主要影響因素；因此，本發明中第一電流傳輸層的摻雜濃度大于第二電流傳輸層的摻雜濃度，第一電流傳輸層采用較高的摻雜濃度，將電流通路的限制重新調整為溝道中反型層的形成，可以解決突出p阱umosfet器件存在的p阱與溝槽柵之間耗盡，從而影響器件閾值電壓正偏的問題；第二電流傳輸層采用較低的摻雜濃度，用于打開n型摻雜的導電通路的同時防止由于電流傳輸層摻雜濃度較高導致的柵氧化層可靠性問題。

10、以下將結合附圖及實施例對本發明做進一步詳細說明。

技術特征：

1.一種帶有突出p阱的umosfet器件，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的帶有突出p阱的umosfet器件，其特征在于，所述第一電流傳輸層的摻雜濃度為9e16cm-3~1e18cm-3，所述角落堆積區的摻雜濃度為9e16cm-3~1e18cm-3，且所述第一電流傳輸層與所述角落堆積區同時制備。

3.根據權利要求1所述的帶有突出p阱的umosfet器件，其特征在于，所述第二電流傳輸層的摻雜濃度為3e16cm-3~5e17cm-3。

4.根據權利要求1所述的帶有突出p阱的umosfet器件，其特征在于，還包括：

5.根據權利要求1所述的帶有突出p阱的umosfet器件，其特征在于，還包括：

6.一種帶有突出p阱的umosfet器件的制備方法，其特征在于，包括：

7.根據權利要求6所述的帶有突出p阱的umosfet器件的制備方法，其特征在于，還包括：

8.根據權利要求6所述的帶有突出p阱的umosfet器件的制備方法，其特征在于，還包括：

9.根據權利要求8所述的帶有突出p阱的umosfet器件的制備方法，其特征在于，還包括：

10.根據權利要求6所述的帶有突出p阱的umosfet器件的制備方法，其特征在于，所述通過刻蝕的方法，在所述溝道區刻蝕形成溝槽，包括：

技術總結
本發明公開了一種帶有突出P阱的UMOSFET器件及其制備方法，包括：漂移區，以及位于漂移區上方的溝道區；溝道區包括溝槽，溝槽的底部設置有第一電流傳輸層、以及位于第一電流傳輸層兩側的角落堆積區；第一電流傳輸層的下方設置有第二電流傳輸層，第二電流傳輸層與第一電流傳輸層層疊設置，第二電流傳輸層由第一電流傳輸層的下表面延伸至所述漂移區，沿垂直于漂移區的方向，第二電流傳輸層的正投影位于第一電流傳輸層的正投影的中間，第二電流傳輸層的摻雜濃度小于第一電流傳輸層的摻雜濃度；第一電流傳輸層和角落堆積區的上方設置有柵介質層，柵介質層呈U型結構，柵介質層內設置有柵電極。本發明能夠改善器件的性能。

技術研發人員：何曉寧,肖雨佳,李思政,李釗君,李陽善,高俊澤
受保護的技術使用者：陜西半導體先導技術中心有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21