[发明专利]具有复合介质层宽带隙半导体纵向超结双扩散金属氧化物半导体场效应管及其制作方法

权利要求书

1.一种具有复合介质层宽带隙半导体纵向超结双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括：

半导体材料的衬底，兼作漏区；

在衬底上外延生长形成的超结漂移区；超结漂移区的N柱和P柱的宽度和掺杂浓度满足电荷平衡条件；

在所述超结漂移区上表面掺杂形成的左、右两处基区；

在所述基区上部掺杂分别形成的源区和沟道衬底接触；

在所述源区和沟道衬底接触上表面形成的源极；

在所述漏区下表面形成的漏极；

其特征在于：

所述衬底以及超结漂移区的材料是宽带隙半导体材料，在所述左、右两处基区之间刻蚀形成沟槽，沟槽沿纵向穿过超结漂移区至衬底漏区，沟槽的深宽比根据器件的超结漂移区的长度来确定，超结漂移区的长度根据击穿电压要求确定；在所述沟槽的侧壁依次形成栅绝缘层、具有掺氧的半绝缘多晶硅层，使半绝缘多晶硅层纵向两端与器件的栅漏两端相连；半绝缘多晶硅层纵向表面对应于基区为重掺杂区域，在该重掺杂区域形成栅极；

在表面成为半绝缘多晶硅层的沟槽内填充High K介质，High K介质与超结漂移区纵向等高，半绝缘多晶硅层和High K介质共同组成复合介质层。

2.根据权利要求1所述的具有复合介质层宽带隙半导体纵向超结双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：High K材料的相对介电常数是100～2000。

3.根据权利要求2所述的具有复合介质层宽带隙半导体纵向超结双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：横向上High K介质的宽度为0.2～5μm。

4.根据权利要求1所述的具有复合介质层宽带隙半导体纵向超结双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：栅绝缘层的厚度根据器件的阈值电压设定，典型值为0.02～0.1μm。

5.根据权利要求1所述的具有复合介质层宽带隙半导体纵向超结双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：宽带隙半导体材料的衬底掺杂浓度典型值为1×10¹²cm^-3～1×10¹⁵cm^-3。

6.根据权利要求5所述的具有复合介质层宽带隙半导体纵向超结双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：宽带隙超结漂移区中P柱宽度W_P与N柱宽度W_N的比例根据器件特性和工艺条件确定，典型范围为8/1～1/1；N柱的掺杂浓度N_D与P柱的掺杂浓度N_A的比例范围根据器件特性和工艺条件确定，典型范围为16/1～2/1。

7.根据权利要求1所述的具有复合介质层宽带隙半导体纵向超结双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：半绝缘多晶硅层的厚度为0.2～1.5μm；半绝缘多晶硅层的掺氧比例为15％～35％，其相应电阻率为10⁹～10¹¹Ω·cm。

8.根据权利要求1所述的具有复合介质层宽带隙半导体纵向超结双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：半绝缘多晶硅层中所述重掺杂区域的掺杂浓度为10¹⁸～10²⁰cm^-3。

9.根据权利要求1所述的具有复合介质层宽带隙半导体纵向超结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为氮化镓、碳化硅或金刚石。

10.一种制作权利要求1具有复合介质层宽带隙半导体纵向超结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)取宽带隙半导体材料的衬底，兼作漏区；

2)在衬底上形成外延层并形成超结结构作为漂移区；

3)在漂移区上部以离子注入或扩散形成基区；

4)在基区刻蚀沟槽，使沟槽向下穿过漂移区至漏区；

5)在沟槽侧壁上形成栅绝缘层；

6)在栅绝缘层外淀积形成半绝缘多晶硅层；

7)在沟槽内纵向对应于漂移区的区域填充High K材料；

8)在基区上掺杂形成源区和沟道衬底接触；

9)对沟槽内半绝缘多晶硅层表面纵向对应于基区的区域进行重掺杂，并淀积多晶硅形成栅极；

10)源区和沟道衬底接触表面形成源极；

11)漏区表面形成漏极。