【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体制造领域，更具体地，本专利技术涉及一种沟槽栅结构及其形成方法、碳化硅半导体器件及其形成方法。
技术介绍
1、碳化硅(sic)是一种半导体材料，其具有许多用途所需的特性。所需的sic的这些特性包括高的最大电子速度、高热导率以及高电击穿场强；高的最大电子速度实现高频率下的sic元器件的运行，高热导率为sic元器件简化多余热量的排放，而高电击穿场强为sic元器件实现在高电压水平下的运行。
2、现有的sic mosfet器件大多采用sio2作为栅极绝缘层，将sio2作为栅极绝缘层存在如下问题：
3、(1)由于sic漂移区的高电场导致栅氧化层上的电场很高，栅氧化层存在易击穿的问题；
4、(2)栅极gate与n+层、外延层n-区域形成电容，由于栅氧sio2的介电常数大，以使得寄生电容大大增加。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种沟槽栅结构，旨在改善上述问题。
2、本专利技术是这样实现的，一种沟槽栅结构，所述沟槽栅结构包括：
3、位于沟槽内的栅极绝缘层及栅极，所述栅极绝缘层覆盖所述栅极的侧壁；
4、空气绝缘层，位于所述栅极的底部与所述栅极绝缘层之间。
5、进一步的，在所述沟槽的每个槽角处形成一个p+注入区，每个所述p+注入区包围所述沟槽的一个所述槽角。
6、进一步的，所述空气绝缘层的厚度为所述栅极绝缘层的1～3倍。
7、本专利技术是这样实现的，一种沟槽栅结构的形成方法
8、在沟槽内形成栅极绝缘层，所述栅极绝缘层覆盖所述沟槽的底部和侧壁；
9、在所述栅极绝缘层的底部形成牺牲层；
10、在所述牺牲层上形成栅极和牺牲层去除孔，所述牺牲层去除孔位于所述栅极的一侧并与所述牺牲层相连通；
11、通过所述牺牲层去除孔去除所述牺牲层，形成空气绝缘层。
12、进一步的，在所述栅极的一侧与所述栅极绝缘层之间设置多个所述牺牲层去除孔。
13、进一步的，所述牺牲层去除孔围绕所述栅极的中心均匀分布在所述栅极与所述栅极绝缘层之间。
14、进一步的，在所述沟槽的底部形成包围所述槽角的p+注入区。
15、进一步的，所述p+注入区的形成方法如下：
16、在所述沟槽内依次沉积sinx层和所述栅极，其中，所述sinx层覆盖所述沟槽的底部和侧壁；
17、利用热磷酸腐蚀所述沟槽侧壁的所述sinx层并暴露所述沟槽的底部，保留所述沟槽底部的所述sinx层；
18、在所述栅极的两侧进行p+离子注入，在所述沟槽的底部形成所述p+注入区。
19、本专利技术是这样实现的，一种碳化硅半导体器件，其特征在于，所述碳化硅半导体器件包括：
20、衬底层；
21、n-外延层，位于所述衬底层的一侧；
22、沟槽栅结构，所述沟槽栅结构位于所述n-外延层远离所述衬底层的一侧；
23、n+区、p区及p+区，位于所述n-外延层内，设置于所述沟槽栅结构的两侧，所述p区位于所述n+区靠近所述衬底层的一侧，所述p+区位于所述n+区或所述p区远离所述沟槽栅结构的一侧；
24、绝缘介质层ild，位于所述沟槽栅结构远离所述衬底层的一侧，部分与所述n+区接触；
25、源极，位于所述绝缘介质层ild远离所述漏极一侧，且与部分所述n+区和所述p+区接触；
26、漏极，位于所述衬底层远离所述n-外延层的一侧。
27、本专利技术是这样实现的，一种碳化硅半导体器件的形成方法，其特征在于，所述方法包括：
28、提供衬底层；
29、在所述衬底层靠近栅极的一侧形成n-外延层，通过离子注入在所述n-外延层靠近栅极的一侧形成n+区、p区及p+区；
30、通过sio2掩膜板对所述n+区进行刻蚀，刻蚀至所述n-外延层内形成沟槽，去除所述sio2掩膜板；
31、基于上述沟槽栅结构的形成方法在所述沟槽内形成沟槽栅结构；
32、在所述沟槽栅结构远离所述衬底层的一侧沉积绝缘介质层ild，所述绝缘介质层ild覆盖所述沟槽栅结构且部分与所述n+区接触；
33、在所述绝缘介质层ild远离漏极的一侧形成源极，所述源极覆盖所述绝缘介质层ild及所述n+区和所述p+区；
34、在所述衬底远离所述n-外延层侧一侧形成漏极。
35、本专利技术在沟槽栅中引入空气绝缘层，一方面，在沟槽靠近漏极的一侧加入充空气绝缘层，利用空气的良好绝缘特性避免沟槽底部被击穿，另一方面，由于在栅极绝缘层上增加一层介电常数低的空气绝缘层，也有利降低栅极的寄生电容。
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1.一种沟槽栅结构，其特征在于，所述沟槽栅结构包括：
2.如权利要求1所述沟槽栅结构，其特征在于，在所述沟槽的每个槽角处形成一个P+注入区，每个所述P+注入区包围所述沟槽的一个所述槽角。
3.如权利要求1所述沟槽栅结构，其特征在于，所述空气绝缘层的厚度为所述栅极绝缘层的1～3倍。
4.一种权利要求1至3任一项所述沟槽栅结构的形成方法，其特征在于，所述方法包括：
5.如权利要求4所述沟槽栅结构的形成方法，其特征在于，在所述栅极的一侧与所述栅极绝缘层之间设置多个所述牺牲层去除孔。
6.如权利要求5所述沟槽栅结构的形成方法，其特征在于，所述牺牲层去除孔围绕所述栅极的中心均匀分布在所述栅极与所述栅极绝缘层之间。
7.如权利要求4所述沟槽栅结构的形成方法，其特征在于，在所述沟槽的底部形成包围所述槽角的P+注入区。
8.如权利要求7所述沟槽栅结构的形成方法，其特征在于，所述P+注入区的形成方法如下：
9.一种碳化硅半导体器件，其特征在于，所述碳化硅半导体器件包括：
10.一种如权利要求
...【技术特征摘要】
1.一种沟槽栅结构，其特征在于，所述沟槽栅结构包括：
2.如权利要求1所述沟槽栅结构，其特征在于，在所述沟槽的每个槽角处形成一个p+注入区，每个所述p+注入区包围所述沟槽的一个所述槽角。
3.如权利要求1所述沟槽栅结构，其特征在于，所述空气绝缘层的厚度为所述栅极绝缘层的1～3倍。
4.一种权利要求1至3任一项所述沟槽栅结构的形成方法，其特征在于，所述方法包括：
5.如权利要求4所述沟槽栅结构的形成方法，其特征在于，在所述栅极的一侧与所述栅极绝缘层之间设置多个所述牺牲层去除孔。...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗成志，钟敏，潘辉，
申请(专利权)人：安徽长飞先进半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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