[发明专利]一种具有宽带隙衬底材料的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管

权利要求书

1.一种具有宽带隙衬底材料的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于，包括：

宽带隙半导体材料的N+型衬底(801)；

在N+型衬底(801)上表面形成的宽带隙半导体材料的N型外延层，记为N型宽带隙外延层(802)；

在所述N型宽带隙外延层(802)上表面异质外延生长或利用键合技术形成的N型硅外延层；

分别在所述N型硅外延层上部的左、右两端区域形成的两处P型基区(7)；每一处P型基区(7)中形成沟道以及N+型源区(6)和P+沟道衬底接触(5)，其中N+型源区(6)与沟道邻接，P+沟道衬底接触(5)相对于N+型源区(6)位于沟道远端；

形成于所述N型硅外延层上表面中间区域的栅氧化层(2)，覆盖所述N型硅外延层位于两处P型基区(7)之间的部分以及相应的两处沟道；

栅极(3)，位于栅氧化层上表面；

源极(1、4)，覆盖P+沟道衬底接触(5)与N+型源区(6)相接区域的上表面；两处源极(1、4)共接；

漏极(9)，位于所述N+型衬底(801)下表面；

所述N型宽带隙外延层(802)的厚度和掺杂浓度由器件的耐压要求决定，N型宽带隙外延层(802)的掺杂浓度低于N+型衬底(801)的掺杂浓度。

2.根据权利要求1所述的具有宽带隙衬底材料的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：所述宽带隙半导体材料采用碳化硅或氮化镓。

3.根据权利要求1所述的具有宽带隙衬底材料的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：N型宽带隙外延层(802)的掺杂浓度比N+型衬底(801)的掺杂浓度小4-6个数量级。

4.根据权利要求1所述的具有宽带隙衬底材料的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：耐压要求为270V时，N型宽带隙外延层(802)的厚度为5微米；耐压要求为400V时，厚度为15微米。

5.根据权利要求1所述的具有宽带隙衬底材料的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：设定N+型衬底(801)的掺杂浓度为1×10²⁰cm^-3,则：耐压要求为270V时，N型宽带隙外延层(802)的掺杂浓度为1×10¹⁵cm^-3；耐压要求为400V时，N型宽带隙外延层(802)的掺杂浓度为1×10¹⁵cm^-3。

6.根据权利要求1所述的具有宽带隙衬底材料的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：所述P型基区(7)及其N+型源区(6)和P+沟道衬底接触(5)以及沟道，是在N型硅外延层上部采用离子注入以及双扩散技术形成的。

7.根据权利要求1所述的具有宽带隙衬底材料的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：所述栅极(3)为多晶硅栅极，所述源极(1、4)为金属化源极，漏极(9)为金属化漏极。

8.一种制作权利要求7所述的具有宽带隙衬底材料的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管的方法，包括以下步骤：

1)在宽带隙半导体材料的N+型衬底(801)的上表面形成所述N型宽带隙外延层(802)；

2)通过异质外延生长技术生长N型硅外延层；

3)在N+型衬底(801)下表面形成金属化漏极；

4)在N型硅外延层上部的左、右两端区域采用离子注入形成P型基区(7)及其N+型源区(6)和P+沟道衬底接触(5)，并采用双扩散技术形成相应的沟道；

5)在整个N型硅外延层上表面形成栅氧化层，并淀积多晶硅，然后刻蚀多晶硅以及栅氧化层，形成多晶硅栅极；

6)在器件表面淀积钝化层，并在对应于源极的位置刻蚀接触孔；

7)在接触孔内淀积金属并刻蚀形成源极，并将两处源极共接。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述宽带隙半导体材料采用碳化硅或氮化镓。