[发明专利]一种MOSFET器件及其制备工艺

说明书

本发明提供的MOSFET器件及其制备方法，漂移层上设置有若干阱区，相邻所述阱区之间设置有JFET区，其中所述阱区的深度Lsubgt;1/subgt;为所述沟道区的深度Lsubgt;2/subgt;的至少3倍；通过增大阱区深度以与JFET区形成超级结结构，显著降低了JFET区电阻和漂移区电阻，改善了器件的电阻温度系数，从而减小了器件芯片面积；同时，更深的阱区有利于减小表面电场，从而对栅氧层提供了更强的保护，改善了器件的特性和可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体涉及一种MOSFET器件及其制备工艺。

背景技术

功率金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)是一种可在高功率应用中被用作开关器件的众所周知的半导体晶体管类型，可以通过向器件的栅电极施加栅极偏压来接通或关断功率MOSFET。当功率MOSFET被接通时(即它处于其“导通状态”)，电流被传导通过MOSFET的沟道。当从栅电极去除所述偏压(或使所述偏压降低到阈值水平以下)时，电流停止传导通过沟道。举例来说，当足以在器件的p型沟道区中形成导电的n型反型层的栅极偏压被施加时，n型MOSFET接通。该n型反型层电连接MOSFET的n型源极区与漏极区，由此虑及它们之间的多数载流子传导。

大多数半导体器件由硅(“Si”)形成，其他半导体材料也被应用。碳化硅(“SiC”)就是这些材料之一。碳化硅具有诸多的优异性能，如适宜的宽带隙、高电场击穿强度、高导热性、高电子迁移率、高熔点以及高饱和电子漂移速度。因此，SiC可以突破硅材料的瓶颈，使电力电子系统的功率、温度、频率和抗辐射能力倍增，效率、可靠性、体积和重量方面的性能也会有很大提高。从系统应用看，使用SiC器件的系统优势明显，新能源发电中的光伏逆变器转换效率从96％提高到98％，电动汽车的充电器、升压转换器、驱动逆变器整体效率提升20％，轨道交通的牵引逆变器体积和重量降低80％，输变电系统的断路器、变压器体积缩小95％，损耗降低80％。“一代器件、一代装置”，SiC功率器件在新能源汽车、轨道交通、工业控制、光伏逆变、智能电网、白色家电、大数据/云计算中心等领域的应用不断扩展，SiC市场地位持续提升。

由于碳化硅MOSFET是单极器件，在电流密度相同的情况下，高电流等级的芯片面积较大。考虑到目前SiC外延材料的高缺陷浓度，大尺寸芯片的成品率显著下降，从而导致SiC器件的价格劣势愈加严重，大大制约了其在电力系统的大规模应用。同时，现有MOSFET器件在器件的特性和可靠性方面还有待改善。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于现有MOSFET器件的特性和可靠性方面还有待改善的缺陷，从而提供一种MOSFET器件及其制备工艺。

按照本发明的实施例，MOSFET器件被提供，其包括：

漂移层，具有第一导电类型；

若干阱区，设置于所述漂移层上，具有第二导电类型，且相邻所述阱区间隔设置；

JFET区，设置于相邻所述阱区之间，具有第一导电类型；以及，

沟道区，设置于所述阱区内或阱区上，具有第二导电类型，所述阱区的深度L₁为所述沟道区的深度L₂的至少3倍；优选为3-15倍。

在一些实施例中，所述阱区与JFET区的电荷平衡或者两者电荷失衡程度不超过20％；具体的，所述阱区的掺杂浓度为1x10¹⁶cm^-3-5x10¹⁷cm^-3，所述JFET区的掺杂浓度为1x10¹⁶cm^-3-5x10¹⁷cm^-3。