[发明专利]一种带有栅极沟槽结构的碳化硅MOSFET

说明书

本发明公开了一种带有栅极沟槽结构的碳化硅MOSFET，包括：碳化硅衬底；碳化硅衬底上生长的碳化硅外延层；所述碳化硅衬底背面覆盖的漏极金属电极；所述碳化硅外延层上刻蚀的沟槽，在所述沟槽表面生长有的氧化层，氧化层上设有的栅极金属电极；在碳化硅外延层上设有的源极注入区；所述源极注入区上覆盖有的源极金属电极；在碳化硅外延层上还设有的多个注入区，其中包括阻断注入区，保护注入区和改善注入区，所述阻断注入区的掺杂类型为第二导电类型，所述改善注入区的掺杂类型为第一导电类型，所述保护注入区为重掺杂的第二导电类型，所述阻断注入区与源极注入区相邻且设置在栅极和漏极之间，所述保护注入区设置在栅极金属电极下方。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种带有栅极沟槽结构的碳化硅MOSFET。

背景技术

基于碳化硅(SiC)的宽带隙半导体因其低导通损耗，优异的耐高温性和高导热特性，越来越受市场的欢迎。另外，碳化硅还拥有高临界场，高体迁移率，高饱和速度等独特的电学性能，特别是高临界场特性，使碳化硅功率器件与相同电压下的常规硅器件相比，能有更高的掺杂浓度和更薄的漂移层厚度，从而实现更低的导通电阻。碳化硅MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)有较低的开关损耗和较高的工作频率，非常贴合电力电子应用需求。然而，由于SiO₂(栅氧化物)/SiC界面处的界面态密度高，碳化硅MOS器件存在沟道迁移率低的问题。

现有技术中多使用平面栅碳化硅MOSFET，但平面栅碳化硅MOSFET结构单元间距较大，相对使用成本较高；平面栅碳化硅MOSFET结构的SiO2(栅氧化物)/SiC界面处的界面的沟道迁移率较低，相应的导通电阻较大。

发明内容

鉴于以上存在的技术问题，本发明用于提供一种带有栅极沟槽结构的碳化硅MOSFET，使得导通电阻显著降低。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种带有栅极沟槽结构的碳化硅MOSFET，包括：

碳化硅衬底，所述碳化硅衬底的掺杂类型为第一导电类型；

碳化硅衬底上生长的碳化硅外延层，所述碳化硅外延层掺杂类型为第一导电类型；

所述碳化硅衬底背面覆盖的漏极金属电极；

所述碳化硅外延层上刻蚀的沟槽，在所述沟槽表面生长有的氧化层，氧化层上设有的栅极金属电极；

在碳化硅外延层上设有的源极注入区，所述源极注入区的掺杂类型为第一导电类型；

所述源极注入区上覆盖有的源极金属电极；在碳化硅外延层上还设有的多个注入区，其中包括阻断注入区，保护注入区和改善注入区，所述阻断注入区的掺杂类型为第二导电类型，所述改善注入区的掺杂类型为第一导电类型，所述保护注入区为重掺杂的第二导电类型，所述阻断注入区与源极注入区相邻且设置在栅极和漏极之间，所述保护注入区设置在栅极金属电极下方。

优选地，进一步包括一个或多个改善电场分布注入区，改善电场分布注入区为重掺杂的第二导电类型。

优选地，若改善电场分布注入区设置有多个时，改善电场分布注入区之间的距离根据需要调节设置。

优选地，所述改善注入区与栅极金属电极在俯视截面上呈平行设置。

优选地，所述改善电场分布注入区与栅极金属电极在俯视截面上呈平行设置。

优选地，所述改善注入区与栅极金属电极在俯视截面上呈垂直设置。

优选地，所述改善电场分布注入区与栅极金属电极在俯视截面上呈垂直设置。

采用本发明具有如下的有益效果：