[发明专利]一种碳化硅TrenchMOS器件及其制作方法

摘要

本发明公开了碳化硅Trench MOS器件及其制作方法，属于功率半导体技术领域。本发明通过在外延层内部增设凸型多晶硅区，并在凸型多晶硅区的凹槽内设置两个独立的沟槽栅，进而使得多晶硅层与外延层形成Si/SiC异质结。相比直接利用碳化硅Trench MOS的寄生碳化硅二极管，本发明显著降低了器件二极管应用时的结压降，且较大的异质结结面积改善了器件导通特性；本发明基于凸型多晶硅区的电荷屏蔽作用，减小了其栅‑漏电容和栅‑漏与栅‑源电容的比值，显著提高了器件的性能和可靠性；本发明器件为单极导电，故还具有较好的反向恢复性能同时兼具传统Trench MOS器件反向漏电低，击穿电压高和器件温度稳定性能好的优点，因此本发明在逆变电路、斩波电路等电路中具有广阔前景。

主权项

1.一种碳化硅Trench MOS器件，其元胞结构包括：自下而上依次设置的金属漏电极(7)、N⁺衬底(6)及N^‑外延层(5)；所述N^‑外延层(5)上层一端具有第一Pbase区(4)，所述N^‑外延层(5)上层另一端具有第二Pbase区(41)；所述第一Pbase区(4)中具有相互独立的第一N⁺源区(3)和第一P⁺接触区(2)；所述第二Pbase区(41)中具有相互独立的第二N⁺源区(31)和第二P⁺接触区(21)；所述第一P⁺接触区(2)和第一N⁺源区(3)的上表面具有第一金属源电极(1)；所述第二P⁺接触区(21)和第二N⁺源区(31)的上表面具有第二金属源电极(1a)；其特征在于：在两个Pbase区(4、41)中间位置下方的N^‑外延层(5)内具有呈凸型的P型多晶硅区(11)，所述P型多晶硅区(11)深度分别大于第一Pbase区(4)或者第二Pbase区(41)的深度，P型多晶硅区(11)分别通过金属电极(12)与两个金属源极(1、1a)连接；所述P型多晶硅区(11)的下方设有与之相接触的P⁺碳化硅区(13)或者介质层(14)；所述P型多晶硅区(11)两个凹槽内还分别具有第一Trench栅结构和第二Trench栅结构；所述第一Trench栅结构包括第一栅介质层(10)、设于第一栅介质层(10)内部的第一多晶硅栅(9)以及设于部分第一多晶硅栅(9)上表面的第一金属栅极(8)；所述第二Trench栅结构包括第二栅介质层(101)、设于第二栅介质层(101)内部的第二多晶硅栅(91)以及设于部分第二多晶硅栅(91)上表面的第二金属栅极(81)；各金属接触通过介质相互隔离形成左右对称的元胞结构。