[发明专利]一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件及其制备方法

权利要求书

1.一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件，其元胞结构包括由下至上依次层叠设置的金属化漏极(13)、N+漏区(12)、N-漂移区(11)和金属化源极(5)；

所述N-漂移区(11)中具有沟槽源结构、P型多晶硅(8)、沟槽栅结构、P型基区(7)、P+低电阻率区(6)和N+源区(4)；

所述沟槽源结构、P型多晶硅(8)和沟槽栅结构由下至上依次层叠设置在所述N-漂移区(11)的顶层；所述P型基区(7)位于所述沟槽栅结构的两侧，P+低电阻率区(6)和N+源区(4)侧面相互接触的位于所述P型基区(7)的顶层；

所述金属化源极(5)位于P+低电阻率区(6)、N+源区(4)和沟槽栅结构上，所述金属化源极(5)与所述沟槽栅结构之间具有钝化层(2)；

其特征在于，所述沟槽源结构包括源介质层(9)和源电极(10)，且位于第一沟槽中，所述源电极(10)填充所述第一沟槽，所述第一沟槽的侧壁和底部与所述源电极(10)之间具有源介质层(9)，P型多晶硅(8)与源电极(10)等电位；

所述沟槽栅结构包括栅介质层(3)和栅电极(1)，且位于第二沟槽中，所述栅电极(1)填充所述第二沟槽，所述第二沟槽的侧壁和底部与所述栅电极(1)之间具有栅介质层(3)，所述栅介质层(3)的侧面与所述P型基区(7)和N+源区(4)的侧面接触；

所述P型多晶硅(8)的宽度小于所述栅电极(1)与所述源电极(10)的宽度；

所述N-漂移区(11)中还具有N型JFET区(15)，所述N型JFET区(15)位于所述P型基区(7)的底部，且位于所述沟槽源结构、P型多晶硅(8)和沟槽栅结构的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件，其特征在于，所述N-漂移区(11)中还具有P+屏蔽层(14)，所述P+屏蔽层(14)位于所述沟槽源结构的底部，所述P+屏蔽层(14)的宽度大于或者小于所述沟槽源结构的宽度。

3.根据权利要求2所述的一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件，其特征在于，所述P+屏蔽层(14)向上并向所述沟槽源结构的两侧延伸，以包围部分所述沟槽源结构。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件，其特征在于，垂直纸面方向上，所述P型多晶硅(8)在N-漂移区(11)中连续分布或间隔分布；和/或，垂直纸面方向上，所述沟槽源结构在N-漂移区(11)中连续分布或间隔分布。

5.根据权利要求2所述的一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件，其特征在于，垂直纸面方向上，P+屏蔽层(14)在N-漂移区(11)中连续分布或间隔分布。

6.根据权利要求2所述的一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件，其特征在于，垂直纸面方向上，所述P型多晶硅(8)在N型JFET区(15)中连续分布或间隔分布；和/或，垂直纸面方向上，所述沟槽源结构在N型JFET区(15)中连续分布或间隔分布；和/或，垂直纸面方向上，P+屏蔽层(14)在N型JFET区(15)中连续分布或间隔分布。

7.根据权利要求1-3任一项所述的一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件，其特征在于，器件表面具有连续或者不连续的沟槽，使得元胞排列为条形排列、方形排列、品字型排列、六角形排列或者原子晶格排列。

8.权利要求1-7任一项所述的一种SiC沟槽栅功率MOSFET器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

选取N型重掺杂SiC衬底作为N+漏区(12)，在SiC衬底正面外延生长N-漂移区(11)；

通过高温离子注入P型杂质和退火工艺，在N-漂移区(11)的顶层形成P型基区(7)；

通过光刻，高温离子注入P型杂质和退火工艺，在P型基区(7)顶层的两侧形成P+低电阻率区(6)；

通过光刻，高温离子注入N型杂质和退火工艺，在P+低电阻率区(6)之间形成N+源区(4)；

通过刻蚀工艺，在所述N-漂移区(11)的顶层形成第一沟槽，使N+源区(4)和P型基区(7)位于所述第一沟槽的两侧，在所述第一沟槽的底部和侧壁淀积源介质材料，在源介质层材料上且在所述第一沟槽内淀积多晶硅；

去除所述第一沟槽顶层的多晶硅和源介质材料，获得源介质层(9)和源电极(10)，形成沟槽源结构；

在所述第一沟槽内且在所述沟槽源结构上淀积多晶硅，通过扩散掺杂形成P型多晶硅(8)；

通过热氧化工艺，在P型多晶硅(8)上且在所述第一沟槽的底部和侧壁形成栅介质层(3)；

在栅介质层(3)上且在所述第一沟槽内淀积多晶硅，形成栅电极(1)，获得沟槽栅结构；

在所述沟槽栅结构上形成钝化层(2)；

通过蒸发或溅射工艺，在P+低电阻率区(6)、N+源区(4)和钝化层(2)上形成源极金属，对所述源极金属进行热处理工艺形成金属化源极(5)；

翻转基片，减薄SiC衬底的厚度，通过蒸发或溅射工艺，在N+漏区(12)的背面形成漏极金属，对所述漏极金属进行热处理工艺形成金属化漏极(13)。