[发明专利]环形栅SiC MOSFET功率器件及制作方法

说明书

本发明公开一种环形栅SiC MOSFET功率器件及制作方法，涉及半导体技术领域，包括漏极金属层、SiC衬底、漂移层、在漂移层上开设的两个环形阱区，两个源区分别设置于环形阱区内部；内阱区内部的为MOSFET功率器件的第一源区，外阱区内部的为MOSFET功率器件的第二源区；第一源区和第二源区上方设置有源极金属区；栅极设置于内阱区和外阱区上方的源极金属区之间；内阱区与第一源区形成第一PN结，外阱区与第二源区形成第二PN结。该器件形成的导电沟道为围绕栅极的结构，所以纵向电流分布为环形，避免了电流集中，降低了器件内部的电流密度，改善内部的电流分布情况，降低器件内部电流集中，降低器件导通电阻。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种环形栅SiC MOSFET功率器件及制作方法。

背景技术

碳化硅SiC材料因其优越的物理特性，广泛受到人们的关注和研究。其高温大功率电子器件具备输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、耐高温高压等优点，在开关稳压电源、高频加热、汽车电子以及功率放大器等方面取得了广泛应用。

然而在相关技术中，普通SiC器件的栅极漏极和源极都是集中在内部，存在着器件内部电流集中，部分区域电流密度高，部分区域无电流的情况，对器件性能存在一些影响。此外，因为传统MOS管器件的导电沟道都处于中心区域，所以还存在器件电流分布在内部，不容易散热的情况。

发明内容

本申请提供一种环形栅SiC MOSFET功率器件及制作方法，解决半导体器件电流密度分布不均匀和散热困难的问题。

一方面，本申请提供一种环形栅SiC MOSFET功率器件，包括漏极金属层、位于所述漏极金属层上方的碳化硅SiC衬底、位于所述SiC衬底上方的漂移层、在所述漂移层上开设的两个环形阱区，两个源区分别设置于所述环形阱区内部；其中，内阱区内部的为MOSFET功率器件的第一源区，外阱区内部的为MOSFET功率器件的第二源区；

所述第一源区和所述第二源区上方设置有源极金属区；栅极设置于所述内阱区和所述外阱区上方的所述源极金属区之间，形成环形结构；所述内阱区与所述第一源区形成第一PN结，所述外阱区与所述第二源区形成第二PN结。

具体的，所述内阱区与所述外阱区为同心圆结构，纵向深度相同；所述内阱区在MOSFET功率器件中心形成圆形结构，构成MOSFET功率器件的第一源极；所述外阱区将所述内阱区包围在内部，形成环形结构，构成MOSFET功率器件的第二源极。

具体的，所述第一源极上方设置有圆形的第一源极金属区，所述第二源极上方设置有环形的第二源极金属区。

具体的，所述第一源极和所述第二源极之间的所述漂移层形成环形导电沟道。

具体的，所述环形导电沟道上方设置有栅极绝缘区，形成环形结构，且所述栅极绝缘区内外分边别横向延伸到两个环形阱区上方，与MOSFET功率器件的两个源区接触。

具体的，所述栅极位于所述栅极绝缘区上方，形成环形平面栅结构。

具体的，两个环形阱区为P型区。

另一方面，本申请提供一种环形栅SiC MOSFET功率器件制作方法，用于上述方面所述的环形平面栅SiC 纵向MOSFET功率器件，所述方法包括：

S1，在MOSFET功率器件的漂移层上方设置第一阻挡层，并通过对所述第一阻挡层进行蚀刻，并对外延层进行离子注入，在所述漂移层上生成两个环形阱结构；

S2，重新在所述漂移层上生成第二阻挡层并进行蚀刻，以及对两个环形阱结构进行离子注入，生成第一源区和第二源区；

S3，依次在所述漂移层上方生长氧化层和第三阻挡层，通过栅极绝缘去淀积，形成栅极绝缘区；

S4，在所述氧化层上重新形成第四阻挡层，并进行蚀刻和源极金属淀积，形成源极金属区；