[发明专利]一种基于低RDS的N沟道增强型MOSFET器件及制造方法

说明书

本发明公开了一种基于低RDS的N沟道增强型MOSFET器件及制造方法，属于半导体器件设计及制造领域，包括：半导体衬底，以及在半导体衬底上生长出的外延层；金属层，金属层设置于外延层上；沟槽结构，设置于外延层中，沟槽结构包括至少两个器件单胞，器件单胞包括第一沟槽和两个第二沟槽，两个第二沟槽分别设置于第一沟槽的两侧，第一沟槽内壁覆盖有源极介质层，且内部填充有源极多晶硅；第一沟槽和两个第二沟槽的槽口由绝缘介质层覆盖；两个器件单胞之间还设置有N掺杂深阱部。本方案能够解决现有技术MOSFET中降低了栅氧电场，但是随着P+栅氧保护区的引入，使得器件导通电阻变大的技术问题。

技术领域

本发明属于半导体器件设计及制造领域，特别是涉及一种基于低RDS的N沟道增强型MOSFET器件及制造方法。

背景技术

MOSFET全名为金属-氧化物半导体场效应晶体管，N沟道增强型MOS管是MOSFET中的一种，其在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上，制作两个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作漏极d和源极s。然后在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层，在漏极、源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极。通过控制栅极的电压能够实现控制源极端子和漏极端子之间的电压和电流，具有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好等特点，主要应用范围涵盖通信、消费电子、汽车电子、工业控制、电源管理等中低压高频领域。

功率MOSFET器件中，横向功率MOSFET因存在寄生JFET区域，使得器件导通电阻较大，而在垂直结构的功率槽栅MOSFET器件中，其结构的设计消除了JFET区域，大大降低了器件的导通电阻。因此在考虑功率损耗等方面的要求时，垂直功率槽栅MOSFET器件有更大的优势。

但是在槽栅MOSFET中，栅氧直接暴露于漂移区中，其栅氧拐角处电场集中。SiC的介电常数是SiO2介电常数的2.5倍，在关断状态，根据高斯定理，SiO2层所承受的耐压应该是漂移区SiC的2.5倍，这使得栅氧拐角处在没有达到SiC临界击穿电场时栅氧已经被提前击穿，器件可靠性下降。

现有技术中，为解决栅氧提前击穿的情况，一种带P+型栅氧保护区的碳化硅MOSFET已经被提出，该结构利用P+栅氧保护区对栅氧进行保护，使得高电场由P+栅氧保护区与N型漂移区形成的P-N结承担，降低了栅氧电场。但是随着P+栅氧保护区的引入，其在漂移区中形成的耗尽区严重影响电子的向下传输，使得器件导通电阻变大。

发明内容

为了解决现有技术MOSFET中降低了栅氧电场，但是随着P+栅氧保护区的引入，使得器件导通电阻变大的技术问题，本发明提供一种基于低RDS的N沟道增强型MOSFET器件及制造方法。

第一方面

本发明提供一种基于低RDS的N沟道增强型MOSFET器件，包括：

半导体衬底，以及在所述半导体衬底上生长出的外延层，所述外延层在朝向所述半导体衬底的方向上依次设置有源区、P型阱区，N型第一外延区和N型第二外延区；

金属层，所述金属层设置于所述源区背离所述P型阱区的一侧上；