[发明专利]超结梯形槽碳化硅MOSFET器件及制作方法

说明书

本申请涉及一种超结梯形槽碳化硅MOSFET器件及制作方法，制作方法包括以下步骤：提供碳化硅衬底；形成碳化硅外延层在碳化硅衬底上，碳化硅外延层从下往上包括外延主体层、沟道体层和源极导接层，外延主体层内形成有多个体层延伸柱；在碳化硅外延层的上表面开设多个栅极沟槽；在栅极沟槽的轮廓表面与碳化硅外延层的上表面形成重定义沟道层；以固定倾斜角的斜角注入方式向栅极沟槽的同一侧壁注入离子形成反极性导接段，且反极性导接段的上表面高于沟道体层的上表面；设置栅极结构在栅极沟槽内；在碳化硅外延层的上表面注入离子形成分流结。本申请可以调整在栅极结构的电场作用下所形成的导电沟道的长度，使得源漏极之间具有更低的导通电阻。

技术领域

本申请涉及碳化硅MOSFET器件的领域，尤其是涉及一种超结梯形槽碳化硅MOSFET器件及制作方法。

背景技术

碳化硅MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管） 是碳化硅电力电子器件研究中最受关注的器件。在Si（硅）材料已经接近理论性能极限的今天，碳化硅功率器件因其高耐压、低损耗、高效率等特性，一直被视为“理想器件”而备受期待。碳化硅MOSFET在光伏、风电、电动汽车及轨道交通等中高功率电力系统应用上具有巨大的优势。

碳化硅功率MOSFET器件结构的发展从LDMOS(横向平面双扩散MOSFET)，VMOS(V型槽MOSFET)到平面VDMOS(垂直双扩散MOSFET)，再到沟槽MOSFET(Trench MOSFET)。沟槽MOSFET有着更高的集成密度，例如：CN111081778A。在制程中，以碳化硅为衬底时，在器件制作前通常需要在碳化硅衬底上制作碳化硅外延层，并在碳化硅外延层中制作嵌埋式栅极，通过嵌埋式栅极的电场作用在碳化硅外延层的基区中形成导电沟道。导电沟道的长度影响着碳化硅MOSFET器件的导通电阻，并且导电沟道还受到基区的限制。

发明内容

本发明的主要目的一是提供一种超结梯形槽碳化硅MOSFET器件的制作方法，主要进步在于，在碳化硅MOSFET器件的制成中，平衡碳化硅MOSFET器件导通时的导通沟道和基区的厚度，使得碳化硅MOSFET器件在导通时具有较低的导通电阻，增加导通性能。

本发明的主要目的二是提供一种超结梯形槽碳化硅MOSFET器件，用以实现碳化硅MOSFET器件在导通时具有较低的导通电阻。

本发明的主要目的一是通过以下技术方案得以实现的：

提出一种超结梯形槽碳化硅MOSFET器件的制作方法，包括以下步骤：

提供碳化硅衬底；

形成碳化硅外延层在所述碳化硅衬底上，所述碳化硅外延层包括沟道体层、在所述沟道体层上方的源极导接层以及在所述沟道体层下方的外延主体层，所述外延主体层内形成有多个体层延伸柱，所述沟道体层和所述体层延伸柱不相接；

在所述碳化硅外延层的上表面对准所述体层延伸柱开设和所述体层延伸柱对应的多个栅极沟槽；

在所述栅极沟槽的轮廓表面与所述碳化硅外延层的上表面形成重定义沟道层，所述重定义沟道层在所述栅极沟槽的底部与所述体层延伸柱相接；

以固定倾斜角的斜角注入方式向所述栅极沟槽的同一侧壁注入离子，以使所述重定义沟道层在位于所述栅极沟槽的同一侧壁的部分形成反极性导接段；

设置栅极结构在所述栅极沟槽内；

在所述碳化硅外延层的上表面注入离子形成分流结，所述分流结贯穿所述源极导接层并和所述重定义沟道层相连。