一种SiC小体积型的V槽VDMOSFET结构的制作方法

本发明涉及vdmosfet结构，更具体的公开了一种sic小体积型的v槽vdmosfet结构。

背景技术：

1、1970年第一款vertical mosfet(垂直结构mosfet)诞生，到1980年衍变为ddmos(双扩散结构mosfet)，再衍变为vdmos(垂直扩散结构mosfet)和ldmos(横向扩散结构mosfet)。

2、v型槽mosfet，出现于上世纪70年代。该设计率先投入商业应用，与水平结构的mosfet相比，它在垂直方向上更为紧凑，v槽指的是沟槽结构，是该器件的主要特征之一。沟槽通常位于衬底上，形成了垂直结构。由于制造的稳定性问题和v型槽尖端的高电场，vmosfet被dmosfet取代。v槽vdmosfet常用于功率器件，特别是高功率、高频率和高温度的应用，如功率放大器、开关电源、电机驱动器等。

3、虽然v槽vdmosfet在一些应用中表现良好，但也存在一些缺陷和一些改进的空间，由于沟槽结构会引入一些额外的尺寸限制，可能导致器件的尺寸相对较大，v槽结构中，沟槽区域的电流密度较高，v槽vdmosfet在高功率应用中可能存在热效应，因此设计一种sic小体积型的v槽vdmosfet结构。

技术实现思路

1、本发明提供一种sic小体积型的v槽vdmosfet结构，能够解决由于沟槽结构会引入一些额外的尺寸限制，可能导致器件的尺寸相对较大，v槽结构中，沟槽区域的电流密度较高，v槽vdmosfet在高功率应用中可能存在热效应的问题。

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sic小体积型的v槽vdmosfet结构，包括漏极，设置于漏极表面的n+衬底，设置于n+衬底表面的n-漂移区以及铺设于n-漂移区上表面的p型体区一号，所述n+衬底具体为硅片，所述n-漂移区的表面向下凹陷形成p型体区二号，所述p型体区二号的内部对称设置两个一号n+型区，在一号n+型区的一侧形成有沟道，每两个一号n+型区上方之间通过金属导电片连接，所述金属导电片上方焊接导体，且导体贯穿在p型体区一号内部，所述p型体区一号内嵌设二号n+型区，所述二号n+型区和p型体区一号内刻蚀v槽，所述v槽延伸到n-漂移区内部，所述v槽内嵌有栅极，所述v槽和p型体区一号之间形成n型沟道，所述栅极的上表面和二号n+型区的上表面之间平铺氧化绝缘层，所述p型体区一号的上方平铺源极，且源极遮盖住氧化绝缘层。

3、更进一步的，所述导体包括柱状导体和金属块，所述p型体区一号内左右两侧的通槽中贯穿柱状导体，每个所述柱状导体的上下两侧连接金属块。

4、更进一步的，所述n+衬底具体为硅片。

5、更进一步的，所述金属块的底面直径大于柱状导体的端部直径。

6、更进一步的，所述n-漂移区和n+衬底为sic材质，且其克式硬度为3000kg/mm2。

7、更进一步的，所述氧化绝缘层将栅极的上方密封隔绝，所述氧化绝缘层呈四棱台形状。

8、更进一步的，所述v槽的具体制备过程如下：

9、s1、选择合适的硅晶片作为n+衬底；

10、s2、在n+衬底上沉积一层氧化层，并提供一个用于形成槽的模板；

11、s3、使用光刻技术，在氧化层上涂覆光刻胶，然后通过光刻机将光刻胶形成模板，模板的图案决定了v槽的位置和形状；

12、s4、利用刻蚀技术，去除未被光刻胶保护的氧化层，露出硅表面，形成了v槽的初始形状；

13、s5、在露出的硅表面上进行掺杂，引入p型杂质，形成p型区域；

14、s6、用化学方法去除光刻胶，露出掺杂后的p型硅表面。

15、更进一步的，所述金属导电片的两侧分别与一号n+型区连接，所述金属导电片为铜材质。

16、更进一步的，所述沟道具体为n沟道，在p型体区二号中引入n沟道，形成p-n结构。

17、本发明一种sic小体积型的v槽vdmosfet结构的有益效果为：

18、本发明中，在栅极两侧的p型体区一号内嵌导体，该导体能够减小吸热，减小vdmosfet中热效应问题，并且，导体是由柱状导体和金属块构成，柱状导体站立在p型体区一号内，柱状导体的两端连接金属块，并且上方的金属块与源极连接，能够与导体下方联通形成回路，一号n+型区内电子向聚集在沟道中，二号n+型区中的电子聚集在n型沟道，通过双重沟道设计，能够在断电或通电时反应迅速，更快速及时。

19、本发明中，通过v槽的制备工艺能够尺寸缩小，可以减小器件的整体尺寸，提高集成度。采用小体积设计可以减小器件的占地面积，适应空间受限的应用，优化沟槽结构，确保器件紧凑而高效。

技术特征：

1.一种sic小体积型的v槽vdmosfet结构，包括漏极(11)，设置于漏极(11)表面的n+衬底(9)，设置于n+衬底(9)表面的n-漂移区(8)以及铺设于n-漂移区(8)上表面的p型体区一号(5)，其特征在于：所述n-漂移区(8)的表面向下凹陷形成p型体区二号(7)，所述p型体区二号(7)的内部对称设置两个一号n+型区(10)，在一号n+型区(10)的一侧形成有沟道(12)，每两个一号n+型区(10)上方之间通过金属导电片(16)连接，所述金属导电片(16)上方焊接导体(15)，且导体(15)贯穿在p型体区一号(5)内部，所述p型体区一号(5)内嵌设二号n+型区(1)，所述二号n+型区(1)和p型体区一号(5)内刻蚀v槽(14)，所述v槽(14)延伸到n-漂移区(8)内部，所述v槽(14)内嵌有栅极(3)，所述v槽(14)和p型体区一号(5)之间形成n型沟道(13)，所述栅极(3)的上表面和二号n+型区(1)的上表面之间平铺氧化绝缘层(2)，所述p型体区一号(5)的上方平铺源极(4)，且源极(4)遮盖住氧化绝缘层(2)。

2.根据权利要求1所述的一种sic小体积型的v槽vdmosfet结构，其特征在于：所述导体(15)包括柱状导体(6)和金属块(17)，所述p型体区一号(5)内左右两侧的通槽中贯穿柱状导体(6)，每个所述柱状导体(6)的上下两侧连接金属块(17)。

3.根据权利要求1所述的一种sic小体积型的v槽vdmosfet结构，其特征在于：所述n+衬底(9)具体为硅片。

4.根据权利要求2所述的一种sic小体积型的v槽vdmosfet结构，其特征在于：所述金属块(17)的底面直径大于柱状导体(6)的端部直径。

5.根据权利要求1所述的一种sic小体积型的v槽vdmosfet结构，其特征在于：所述n-漂移区(8)和n+衬底(9)为sic材质，且其克式硬度为3000kg/mm2。

6.根据权利要求1所述的一种sic小体积型的v槽vdmosfet结构，其特征在于：所述氧化绝缘层(2)将栅极(3)的上方密封隔绝，所述氧化绝缘层(2)呈四棱台形状。

7.根据权利要求1所述的一种sic小体积型的v槽vdmosfet结构，其特征在于：所述v槽(14)的具体制备过程如下：

8.根据权利要求1所述的一种sic小体积型的v槽vdmosfet结构，其特征在于：所述金属导电片(16)的两侧分别与一号n+型区(10)连接，所述金属导电片(16)为铜材质。

9.根据权利要求1所述的一种sic小体积型的v槽vdmosfet结构，其特征在于：所述沟道(12)具体为n沟道，在p型体区二号(7)中引入n沟道，形成p-n结构。

技术总结
本发明涉及VDMOSFET结构技术领域，且公开了一种SiC小体积型的V槽VDMOSFET结构，包括漏极，设置于漏极表面的N+衬底，设置于N+衬底表面的N‑漂移区以及铺设于N‑漂移区上表面的P型体区一号，所述N+衬底具体为硅片，所述N‑漂移区的表面向下凹陷形成P型体区二号，所述P型体区二号的内部对称设置两个一号N+型区，在一号N+型区的一侧形成有沟道；在栅极两侧的P型体区一号内嵌导体，该导体能够减小吸热，减小VDMOSFET中热效应问题，柱状导体站立在P型体区一号内，柱状导体的两端连接金属块，并且上方的金属块与源极连接，能够与导体下方联通形成回路，一号N+型区内电子向聚集在沟道中，二号N+型区中的电子聚集在N型沟道，双重沟道设计，能够在断电或通电时反应迅速。

技术研发人员：许一力
受保护的技术使用者：杭州谱析光晶半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29