低阻沟槽型碳化硅晶体管及其制造方法技术

本申请公开了一种低阻沟槽型碳化硅晶体管及其制造方法，涉及半导体器件技术领域。低阻沟槽型碳化硅晶体管包括：第一掺杂类型的碳化硅衬底，碳化硅衬底包括第一表面，第一表面上依次设置有第一掺杂类型的外延层；设置在外延层远离第一表面的表面上的源极金属层；设置在外延层内的第二掺杂类型的阱区；设置在阱区内的栅极沟槽结构；设置在栅极沟槽结构的底部的栅极氧化层中的导电结构；设置在栅极沟槽结构靠近顶部的侧面外围区域的第一掺杂类型的第一掺杂区；设置在源极金属层下方的部分阱区内的第二掺杂类型的第二掺杂区；第二掺杂区与栅极沟槽结构之间存在间隔；第一掺杂类型与第二掺杂类型相反。根据本申请实施例，能够降低导通电阻。导通电阻。导通电阻。

【技术实现步骤摘要】
低阻沟槽型碳化硅晶体管及其制造方法


[0001]本申请属于半导体器件
，尤其涉及一种低阻沟槽型碳化硅晶体管及其制造方法。

技术介绍

[0002]功率金属氧化物半导体场效应管（Metal
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Oxide
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Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET）有三个管脚，分别为栅极（Gate）、漏极（Drain）和源极（Source）。功率MOSFET为电压型控制器件，驱动电路简单，驱动的功率小，而且开关速度快，具有高的工作频率。常用的MOSFET的结构有横向双扩散型场效应晶体管LDMOS（Lateral Double
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Diffused MOS）、平面双扩散型场效应晶体管（Planar MOS）和沟槽双扩散型场效应晶体管（Trench MOS）。
[0003]现有技术通过在碳化硅晶体管的沟槽角部处采用额外的“L”型沟道，以通过电荷补偿显著缓解二氧化硅介质中的峰值电场，提高器件击穿电压。但“L”型沟道的有效长度长，尤其横向沟道部分的沟道电阻大，导致晶体管的导通电阻大。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种低阻沟槽型碳化硅晶体管及其制造方法，能够屏蔽“L”型沟道的横向沟道，减少晶体管的导通电阻。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种低阻沟槽型碳化硅晶体管，包括：第一掺杂类型的碳化硅衬底，碳化硅衬底包括第一表面，第一表面上依次设置有第一掺杂类型的外延层；设置在外延层远离第一表面的表面上的源极金属层；设置在外延层内的第二掺杂类型的阱区；设置在阱区内的栅极沟槽结构；设置在栅极沟槽结构的底部的栅极氧化层中的导电结构；设置在栅极沟槽结构靠近顶部的侧面外围区域的第一掺杂类型的第一掺杂区；设置在源极金属层下方的部分阱区内的第二掺杂类型的第二掺杂区；第二掺杂区与栅极沟槽结构之间存在间隔；第一掺杂类型与第二掺杂类型相反。
[0006]在一些可选的实施方式中，低阻沟槽型碳化硅晶体管还包括：设置在栅极沟槽结构的角部处的第一掺杂类型的第三掺杂区；导电结构与第三掺杂区之间均形成欧姆接触，导电结构还与外延层之间形成欧姆接触；导电结构还与阱区之间均形成高电阻接触。
[0007]在一些可选的实施方式中，第三掺杂区在与垂直于碳化硅衬底方向上的长度大于或等于位于栅极沟槽结构的底部的栅极氧化层的厚度。
[0008]在一些可选的实施方式中，低阻沟槽型碳化硅晶体管还包括：设置在导电结构与阱区之间的氧化层。
[0009]在一些可选的实施方式中，相邻两个阱区在平行于碳化硅衬底方向上的距离小于或等于预设距离。
[0010]在一些可选的实施方式中，碳化硅衬底还包括与第一表面相对的第二表面，第二表面设置有漏极结构。
[0011]第二方面，本申请实施例提供了一种低阻沟槽型碳化硅晶体管制造方法，方法包括：提供第一掺杂类型的碳化硅衬底，碳化硅衬底包括第一表面，第一表面上设置有第一掺杂类型的外延层；在外延层远离第一表面的表面上形成第二掺杂类型的阱区；在外延层远离第一表面的表面形成埋置在阱区内部的第一掺杂类型的第一掺杂区以及第二掺杂类型的第二掺杂区；在外延层形成沟槽结构；在沟槽结构的底部的栅极氧化层中形成导电结构；在沟槽结构内形成栅极沟槽结构，以及在外延层的表面形成源极金属层。
[0012]在一些可选的实施方式中，在外延层远离第一表面的表面上形成第二掺杂类型的阱区之后，还包括：在沟槽结构的角部处形成第一掺杂类型的第三掺杂区。
[0013]在一些可选的实施方式中，第三掺杂区在与垂直于碳化硅衬底方向上的长度大于或等于位于栅极沟槽结构的底部的栅极氧化层的厚度。
[0014]在一些可选的实施方式中，在沟槽结构的底部的栅极氧化层中形成导电结构之前，还包括：在阱区的预设区域形成氧化层。
[0015]本申请实施例提供一种低阻沟槽型碳化硅晶体管，低阻沟槽型碳化硅晶体管包括：形成于外延层表面的源极金属层，内置于外延层内的阱区、栅极沟槽结构、导电结构、第一掺杂区和第二掺杂区。通过在栅极沟槽结构的底部的栅极氧化层设置导电结构，利用导电结构优良的导电性，能够屏蔽“L”型沟道的横向沟道，减少晶体管的导通电阻。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本申请提供的低阻沟槽型碳化硅晶体管的实施例的一种结构示意图；图2是本申请提供的低阻沟槽型碳化硅晶体管的实施例的另一种结构示意图；图3是本申请提供的低阻沟槽栅晶体管制造方法的实施例的流程示意图；图4是本申请提供的碳化硅衬底的截面结构示意图；图5是本申请提供的形成阱区的截面结构示意图；图6是本申请提供的形成第一掺杂区和第二掺杂区的截面结构示意图；
图7是本申请提供的形成沟槽结构的截面结构示意图；图8是本申请提供的形成导电结构的截面结构示意图；图9是本申请提供的形成栅极沟槽结构和源极金属层的截面结构示意图；图10是本申请提供的形成漏极结构的截面结构示意图。
[0018]附图元件符号说明：1：碳化硅衬底；11：第一表面；12：第二表面。
[0019]2：外延层；21：源极金属层；22：阱区；23：栅极沟槽结构；231：栅极层；232：栅极氧化层；24：导电结构；25：第一掺杂区；26：第二掺杂区；27：第三掺杂区；28：氧化层；29：沟槽结构。
[0020]3：漏极结构。
[0021]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
[0022]下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。
[0023]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0024]为了解决现有技术问题，本申请实施例提供了一种低阻沟槽型碳化硅晶体管及其制造方法。下面首先对本申请实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低阻沟槽型碳化硅晶体管，其特征在于，包括：第一掺杂类型的碳化硅衬底，所述碳化硅衬底包括第一表面，所述第一表面上依次设置有所述第一掺杂类型的外延层；设置在所述外延层远离所述第一表面的表面上的源极金属层；设置在所述外延层内的第二掺杂类型的阱区；设置在所述阱区内的栅极沟槽结构；设置在所述栅极沟槽结构的底部的栅极氧化层中的导电结构；设置在所述栅极沟槽结构靠近顶部的侧面外围区域的第一掺杂类型的第一掺杂区；设置在所述源极金属层下方的部分所述阱区内的第二掺杂类型的第二掺杂区；所述第二掺杂区与所述栅极沟槽结构之间存在间隔；所述第一掺杂类型与所述第二掺杂类型相反。2.根据权利要求1所述的低阻沟槽型碳化硅晶体管，其特征在于，还包括：设置在所述栅极沟槽结构的角部处的所述第一掺杂类型的第三掺杂区；所述导电结构与所述第三掺杂区之间均形成欧姆接触，所述导电结构还与所述外延层之间形成欧姆接触；所述导电结构还与所述阱区之间均形成高电阻接触。3.根据权利要求2所述的低阻沟槽型碳化硅晶体管，其特征在于，所述第三掺杂区在与垂直于所述碳化硅衬底方向上的长度大于或等于位于所述栅极沟槽结构的底部的栅极氧化层的厚度。4.根据权利要求1所述的低阻沟槽型碳化硅晶体管，其特征在于，还包括：设置在所述导电结构与所述阱区之间的氧化层。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的低阻沟槽型碳化硅晶体管，其特征在于，相邻两个所述阱区在平行于所述碳化硅衬底方向上的距离小于或等于预设距离。...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔京京，章剑锋，
申请(专利权)人：瑞能半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：