[发明专利]平面三重注入JFET及相应的制造方法

说明书

形成有垂直元件和水平元件的JFET，由诸如碳化硅的高带隙半导体材料经由包括上漂移区域和下漏极区域的衬底的三重注入制成，三重注入在漂移区域的一部分中形成下栅极、水平沟道和上栅极。源极区域可以通过顶部栅极的一部分形成，并且顶部栅极和底部栅极连接。垂直沟道区域形成为与平面JFET区域相邻并且延伸穿过顶部栅极、水平沟道和底部栅极以连接至漂移区域，使得下栅极调制垂直沟道以及水平沟道，并且来自源极的电流首先流过水平沟道，然后流过垂直沟道进入漂移区域。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年10月21日提交的标题为“PLANAR TRIPLE-IMPLANTED JFET”的美国专利申请第14/918,774号的权益，通过引用将其全部公开内容并入本文。

背景技术

由诸如碳化硅的宽带隙材料制成的垂直结型场效应晶体管可用于电力电子电路，诸如功率因数校正(PFC)电路、DC-DC转换器、DC-AC逆变器和马达驱动器。

发明内容

本文中描述了结型场效应晶体管(JFET)和构建JFET的方法。具有垂直元件和水平元件的JFET可以由诸如碳化硅(SiC)的半导体材料通过使用三重注入的工艺来制成，上述使用三重注入的工艺形成包括全部位于放置在漏极衬底区域上的漂移区域上方的下栅极、水平沟道和上栅极的水平平面JFET区域。源极区域可以通过顶部栅极的一部分形成，并且顶部栅极和底部栅极连接。垂直沟道区域可以形成为与平面JFET区域相邻并且延伸穿过顶部栅极、水平沟道和底部栅极以连接至漂移区域，使得下栅极调制垂直沟道以及水平沟道，并且电流从源极首先流过水平沟道，然后通过垂直沟道流入漂移区域。

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的概念选择。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或本质特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决本公开内容的任何部分中提到的任何或全部缺点的限制。

附图说明

通过结合附图以示例方式呈现的以下描述可以获得更详细的理解。附图不必按比例绘制。

图1提供了用于参考的现有技术的垂直JFET的有源单元的截面。

图2是第一示例三重注入JFET的有源单元的一部分的透视图。

图3是诸如第一示例三重注入JFET的三重注入JFET的掺杂分布图。

图4是第一示例三重注入JFET的垂直截面。

图5是第二示例三重注入JFET的有源单元的透视图。

图6是第二示例三重注入JFET的垂直截面。

图7是示出示例三重注入JFET中的栅极结构的互连的垂直截面。

图8和图9是示例三重注入JFET的终止区域的垂直截面，示出了可以如何使用同一组注入来形成栅极接收区域以及终止保护环。

图10至图18示出了用于制造三重注入JFET的示例性工艺。

图10是包括下漏极区域和上漂移区域的起始衬底的垂直截面。

图11是示出在注入掩模就位的情况下的三重注入的衬底的垂直截面图。

图12是示出示出在垂直沟道注入掩模就位的情况下的垂直沟道注入的添加的垂直截面。

图13是示出示出在源极注入掩模就位的情况下的源极注入的添加的垂直截面。

图14是处于加工中的示例三重注入JFET的有源单元的透视图，示出了用于下栅极连接的表面接触区域。

图15和图16是处于加工中的示例单元的另外的透视图。

图17和图18是处于加工中的示例单元的垂直截面。