[发明专利]沟槽型MOSFET功率器件及其制作方法

说明书

本发明提供一种沟槽型MOSFET功率器件及其制作方法，所述制作方法包括：1）提供一衬底，于所述衬底的表面形成外延层；2）于所述外延层中刻蚀出环形沟槽；3）于所述环形沟槽内侧形成环形阱区，于所述环形阱区中形成源区和重掺杂区；4）依次形成栅介质层和栅极；5）形成钝化层；6）形成环形窗口，于所述环形窗口内形成源极欧姆接触层，于所述衬底底部表面形成漏极欧姆接触层；7）刻蚀出栅极窗口；8）分别制作栅极电极、源极电极和漏极电极。本发明通过把最高电场拉入器件体内，解决现有技术中因为电场强度太大导致器件被过早击穿的问题，从而提高器件可靠性，保证电路及设备安全，同时能帮助提高电能利用率以及实现电子电力装置的小型化。

技术领域

本发明涉及半导体元器件制作，特别是涉及一种沟槽型MOSFET功率器件及其制作方法。

背景技术

随着能源危机不断增大以及环境问题的日益凸显，以节能减排为核心的技术不断涌现，其中通过改进现有电力系统来提高能源利用率的技术领域最为引人关注。据统计，60％至70％的电能是在低能耗系统中使用的，而其中绝大多数能耗浪费在电力变换和电力驱动中。在提高电力利用效率中起关键作用的是功率器件，也称为电力电子器件。如何降低功率器件的能耗已成为全球性的重要课题。在这种背景下，性能远优于常用硅器件的碳化硅器件受到人们青睐。碳化硅器件具有较高的击穿电压以及高电流密度和高工作频率，同时具有耐高温(工作温度和环境温度)和抗辐射的优势，适于在恶劣条件下工作。特别是与传统的硅器件相比，目前已实用的碳化硅器件可大大降低电力电子装置的功耗，由此将减少设备的发热量，从而可大幅度降低电力变换和驱动装置的体积和重量。

世界各国纷纷大力投入碳化硅电力电子器件技术研究，并制定了一系列发展推进计划，意图在新一轮世界能源战略竞争中抢占先机。美国的Cree、GE、IR、SemiSouth、德国Infineon、欧洲ST、日本的ROHM、Toshiba、Toykto等公司都在碳化硅材质、器件与应用方面取得了巨大进展。随着碳化硅材质技术的不断突破，碳化硅功率器件发展迅速，已经实现了碳化硅SBD系列产品、MOSFET产品、JFET产品、碳化硅高效功率模块等碳化硅电力电子器件的商品化。

新一代碳化硅电力电子器件产业发展需求紧迫，将直接影响我国电力电子设备与系统产业的升级，迫切需要开展碳化硅电力电子器件产业的布局，以避免当其他国家出现基于碳化硅电力电子器件的高性能大容量电力电子装备时，我国一时无法应对的尴尬局面。但是，我国核心的电力电子器件国产化较低，碳化硅电力电子器件尚处于原型研制、试制阶段，碳化硅MOSFET功率器件研究更是刚刚起步，严重制约了我国碳化硅电力电子器件产业化进程。

在常规的平面碳化硅MOSFET器件中，当器件工作在反偏状态时，会在栅介质层中引入较高的电场强度，使栅介质层发生不可逆的击穿损坏，导致器件过早击穿。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种沟槽型MOSFET功率器件及其制作方法，通过把最高电场拉入器件体内，解决现有技术中因为电场强度太大导致器件被过早击穿的问题，从而提高器件可靠性，保证电路及设备安全，同时能帮助提高电能利用率以及实现电子电力装置的小型化。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种沟槽型MOSFET功率器件的制作方法，至少包括以下步骤：

1)提供一第一掺杂类型的重掺杂的衬底，于所述衬底的上表面形成第一掺杂类型的轻掺杂的外延层；

2)于所述外延层中刻蚀出环形沟槽；

3)于所述环形沟槽内侧形成至少一个延伸至所述环形沟槽底部的第二掺杂类型的环形阱区，于所述环形阱区中形成一第一掺杂类型的重掺杂的环形源区，于所述环形沟槽底部形成至少一第二掺杂类型的环形重掺杂区，其中，至少一所述环形重掺杂区位于所述环形沟槽底部的环形阱区内；