[发明专利]沟槽型MOS场效应晶体管及方法、电子设备

说明书

本发明公开了沟槽型MOS场效应晶体管及方法、电子设备。该场效应晶体管包括：第一电极金属层、半导体衬底层以及外延层，多个沟槽位于所述外延层远离所述半导体衬底层一侧的表面上，沟槽中设置有栅绝缘层以及栅极；阱区，所述阱区位于相邻的两个所述沟槽之间，所述阱区中具有源/漏极区；绝缘介质层；势垒金属层，所述势垒金属层设置在所述绝缘介质层远离所述半导体衬底的一侧，并在所述沟槽的两侧分别形成欧姆接触和肖特基接触；和第二电极金属层。由此该沟槽型MOSFET在反向承受偏压时，也可具有较好的耐压能力，器件具有较小的反向漏电流。

技术领域

本发明涉及电子领域，具体地，涉及沟槽型MOS场效应晶体管及方法、电子设备。

背景技术

沟槽型金属氧化物薄膜晶体管(MOSFET)，由于具有比平面栅结构更小的导通电阻，因此受到了广泛的关注。基于碳化硅的MOSFET击穿临界电场差不多是基于硅材料的MOSFET的10倍，且碳化硅MOSFET与高压硅IGBT器件相比，具有更高的带宽，更低的损耗以及更高的工作温度。在很多应用中，碳化硅MOSFET需要反并联搭配一个续流二极管使用。

然而，目前的沟槽型MOS场效应晶体管及方法、电子设备仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人对于以下事实和问题的发现和认识作出的：

目前搭配续流二极管的金属氧化物薄膜晶体管，如采用硅二极管或者是碳化硅二极管，则普遍存在需要增加封装模块的体积的问题，从而增加封装端以及应用系统端的成本；同时，封装打线反并联的连接方式，也会增加寄生电感和寄生电阻，进而影响模块的性能。此外，并联硅二极管的使用，还将降低模块的工作温度范围，不利于基于SiC的MOSFET发挥优势。虽然这一问题可以通过将肖特基二极管与碳化硅MOSFET反并联集成到一个器件中得到一定程度的缓解，但该类型的碳化硅MOSFET，又普遍存在漏电流偏大的问题。

本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。

为此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种沟槽型MOS场效应晶体管。该沟槽型 MOS场效应晶体管包括：依次层叠设置的第一电极金属层、半导体衬底层以及外延层；多个沟槽，多个所述沟槽位于所述外延层远离所述半导体衬底层一侧的表面上，所述沟槽中设置有栅绝缘层以及栅极；阱区，所述阱区位于相邻的两个所述沟槽之间，所述阱区中具有靠近所述沟槽的侧壁设置的源/漏极区；绝缘介质层，所述绝缘介质层位于所述沟槽远离所述外延层的一侧，并覆盖所述栅极以及所述源/漏极区的一部分；势垒金属层，所述势垒金属层设置在所述绝缘介质层远离所述半导体衬底的一侧，并在一个所述沟槽的两侧分别形成欧姆接触和肖特基接触；第二电极金属层，所述第二电极金属层位于所述势垒金属层远离所述外延层的一侧。由此，可以在该沟槽型MOSFET中集成一个反并联的MOSFET 和肖特基二极管(由势垒金属层和与其接触的外延层构成肖特基接触)。在反向承受偏压时，两个沟槽能够将肖特基二极管区域全部耗尽，保障了器件的耐压能力，也使得器件具有较小的反向漏电流。同时，该器件中的肖特基二极管正向导通时，延续了平面肖特基二极管的较低正向导通压降的特性，因而在应用端的续流阶段可以具有较低的损耗。