一种沟槽源极的沟槽栅碳化硅VDMOS及制备方法与流程

本发明涉及一种沟槽源极的沟槽栅碳化硅vdmos及制备方法。

背景技术：

1、碳化硅vdmos是碳化硅功率器件的典型代表，在电动汽车、航空航天、电力转换等领域有广泛的应用。对于碳化硅功率vdmos，其在不同的领域对器件性能要求侧重点不同，但综合起来总的要求有更高的耐压能力、更低的导通电阻、更快地开关速度、更高的可靠性（包括栅极可靠性、漏极电压冲击可靠性、短路可靠性等）、更低的体二极管导通损耗。

2、另外，在沟槽上栅器件在栅极绝缘介质拐角处容易产生电场集中导致的栅极击穿，一般解决手段有两个，一是采用p型屏蔽区结构来抑制栅极击穿，但是这样由于p型掺杂的引入会影响器件导通电阻；二是采用深槽p型阱区，但是由于p型阱区电位偏高，需要从p型阱区边缘处引出电位，会导致器件结构和封装复杂性增加。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题，在于提供一种沟槽源极的沟槽栅碳化硅vdmos及制备方法，解决了沟槽栅的栅极可靠性问题，且不需引出额外的电极，提高了体二极管的续流能力，降低器件导通电阻。

2、第一方面，本发明提供了一种沟槽源极的沟槽栅碳化硅vdmos的制备方法，包括如下步骤：

3、步骤1、在碳化硅衬底下侧面淀积金属，形成漏极金属层；在碳化硅衬底上侧面外延生长，形成漂移层；

4、步骤2、在漂移层上方形成阻挡层，刻蚀阻挡层形成通孔，向漂移层进行离子注入，形成低阻区以及第一凸起部；

5、步骤3、去除原阻挡层，重新形成阻挡层，刻蚀阻挡层形成通孔，向漂移层进行离子注入，形成第一阱区以及第二凸起部；

6、步骤4、去除原阻挡层，重新形成阻挡层，刻蚀阻挡层形成通孔，向第一阱区进行离子注入，形成p型源区；

7、步骤5、除原阻挡层，重新形成阻挡层，刻蚀阻挡层形成通孔，向漂移层进行离子注入，形成第二阱区，p型阱区包括第一阱区以及第二阱区；

8、步骤6、去除原阻挡层，重新形成阻挡层，刻蚀阻挡层形成通孔，向第二阱区进行离子注入，形成n型源区；

9、步骤7、去除原阻挡层，重新形成阻挡层，刻蚀阻挡层形成通孔，刻蚀第一阱区以及漂移层，之后氧化形成绝缘介质层，所述绝缘介质层内设有沟槽；

10、步骤8、去除原阻挡层，重新形成阻挡层，刻蚀阻挡层形成通孔，并淀积金属，形成栅极金属层；

11、步骤9、去除原阻挡层，重新形成阻挡层，刻蚀阻挡层形成通孔，并刻蚀p型源区，之后淀积金属，形成第一源极金属区；

12、步骤10、去除原阻挡层，重新形成阻挡层，刻蚀阻挡层形成通孔，并刻蚀p型阱区以及n型源区，之后淀积金属，形成第二源极金属区，源极金属层包括第一源极金属区以及第二源极金属区，去除阻挡层，完成制备。

13、第二方面，本发明提供了一种沟槽源极的沟槽栅碳化硅vdmos，所述碳化硅vdmos采用第一方面所述的一种沟槽源极的沟槽栅碳化硅vdmos的制备方法制备得到。

14、本发明的优点在于：

15、一、本发明的p型阱区在器件漏极承受大电压时，漂移层和p型阱区形成pn结实现耐压；在器件耐压时pn结中位于p型阱区内的空间电荷区域的分布为p型阱区远离栅极拐角方向分布，避免器件栅极拐角处由于漏极高电场击穿问题；

16、二、本发明在器件承受漏极电压时，通过源极金属层使得p型阱区的电位要低于器件栅极，以实现pn结电场向两侧p型阱区扩散，提高耐压能力；并设置了p型源区，降低p型阱区的电位；

17、三、本发明的p型源区形成器件的pn结体二极管，增加了体二极管与n型区域的接触面积，提高体二极管续流能力；

18、四、本发明在p型阱区下方构建了低阻区，在不影响器件源极功能的基础上，在器件导通后降低器件边缘处的电阻，从而使器件电流向边缘扩展，实现降低总导通电阻的目的。

技术特征：

1.一种沟槽源极的沟槽栅碳化硅vdmos的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种沟槽源极的沟槽栅碳化硅vdmos的制备方法，其特征在于：所述p型阱区上设有第一开口，所述p型源区设于所述第一开口内；所述p型源区上设有第二开口，所述源极金属层下部设于所述第二开口内。

3.如权利要求1所述的一种沟槽源极的沟槽栅碳化硅vdmos的制备方法，其特征在于：所述栅极金属层下侧面与所述第二凸起部上侧面相平。

4.如权利要求1所述的一种沟槽源极的沟槽栅碳化硅vdmos的制备方法，其特征在于：所述漂移层的掺杂浓度小于所述低阻区的掺杂浓度。

5.如权利要求1所述的一种沟槽源极的沟槽栅碳化硅vdmos的制备方法，其特征在于：所述p型阱区的掺杂浓度小于p型源区的掺杂浓度。

6.一种沟槽源极的沟槽栅碳化硅vdmos，其特征在于，所述碳化硅vdmos为所述权利要求1至权利要求5任意一项所述制备方法制备得到。

技术总结
本发明提供了一种沟槽源极的沟槽栅碳化硅VDMOS及制备方法，所述方法包括：在碳化硅衬底下侧面淀积金属，形成漏极金属层；在碳化硅衬底上侧面外延生长，形成漂移层；形成阻挡层，刻蚀，离子注入，形成低阻区以及第一凸起部；重新形成阻挡层，刻蚀，离子注入，形成第一阱区以及第二凸起部；重新形成阻挡层，刻蚀，离子注入，形成P型源区及P型阱区；重新形成阻挡层，刻蚀，氧化形成绝缘介质层，所述绝缘介质层内设有沟槽；重新形成阻挡层，刻蚀，并淀积金属，形成栅极金属层及源极金属层，去除阻挡层，完成制备；解决了沟槽栅的栅极可靠性问题，且不需引出额外的电极，提高了体二极管的续流能力，降低器件导通电阻。

技术研发人员：何佳,陈彤,周海,胡臻
受保护的技术使用者：泰科天润半导体科技（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/14