[发明专利]集成沟道二极管的碳化硅槽栅MOSFET器件及制造方法

权利要求书

1.一种集成沟道二极管的碳化硅槽栅MOSFET器件，其特征在于，包括，

漏极电极；

第一导电类型衬底，位于所述漏极电极之上；

第一导电类型外延层，位于所述第一导电类型衬底之上；

第二导电类型沟道二极管阱区，位于所述第一导电类型外延层之中；

第一导电类型沟道二极管源区，位于所述第二导电类型沟道二极管阱区之中；

第二沟槽，位于所述第一导电类型沟道二极管源区和第二导电类型沟道二极管阱区之上；

第一沟槽，位于所述第二沟槽之上；

第二导电类型阱区，位于所述第一导电类型外延层之中；

第一导电类型源区，位于所述第二导电类型阱区之中；

第一栅极电极和第二栅极电极，分别位于所述第一沟槽左右两侧；

沟道二极管控制栅，位于所述第一沟槽、第二沟槽之中；

第一栅介质层，位于所述第二沟槽之中、所述沟道二极管控制栅的底部；

第二栅介质层，位于所述第一沟槽之中、所述第一栅极电极远离沟道二极管控制栅的一侧、所述第二栅极电极远离沟道二极管控制栅的一侧；

第三栅介质层，位于所述第一沟槽、第二沟槽之中、所述第一栅极电极与沟道二极管控制栅之间、所述第二栅极电极与沟道二极管控制栅之间；

隔离介质层，位于所述第一导电类型外延层之上，分为左右两部分，完全覆盖栅极电极；

源极电极，位于所述第一导电类型外延层之上、所述隔离介质层两侧及之上。

2.根据权利要求1所述的一种集成沟道二极管的碳化硅槽栅MOSFET器件，其特征在于，所述沟道二极管控制栅、第一导电类型沟道二极管源区、第二导电类型沟道二极管阱区与源极电极短接。

3.根据权利要求1所述的一种集成沟道二极管的碳化硅槽栅MOSFET器件，其特征在于，所述第二导电类型沟道二极管阱区的宽度大于第一导电类型沟道二极管源区的宽度，二者之差的一半等于沟道二极管的沟道长度，二者之差不小于1.0µm。

4.根据权利要求1所述的一种集成沟道二极管的碳化硅槽栅MOSFET器件，其特征在于，所述第一栅介质层厚度为5nm~30nm，所述第二栅介质层厚度为20nm~90nm，所述第三栅介质层厚度为90nm~300nm，所述第二导电类型沟道二极管阱区掺杂浓度为5e16cm^-3 ~ 2e17cm^-3，隔离介质层包括第一隔离介质层和第二隔离介质层，所述第一隔离介质层和第二隔离介质层的间距不小于0.1µm，所述第二沟槽宽度大于第一沟槽，二者之差不小于0.2µm。

5.根据权利要求1所述的一种集成沟道二极管的碳化硅槽栅MOSFET器件，其特征在于，所述沟道二极管控制栅为倒T型，其底部宽度大于第二导电类型沟道二极管阱区宽度。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种集成沟道二极管的碳化硅槽栅MOSFET器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在第一导电类型衬底上外延生长形成第一导电类型外延层；

步骤2、在第一导电类型外延层中形成第二导电类型阱区和第一导电类型源区；

步骤3、对第一导电类型外延层进行刻蚀，形成第一沟槽；

步骤4、对第一沟槽底部进行刻蚀，形成与第一沟槽相连通的第二沟槽；

步骤5、在第二沟槽底部形成第一导电类型沟道二极管源区和第二导电类型沟道二极管阱区；

步骤6、在第一沟槽、第二沟槽的侧壁及第二沟槽的底部形成第一栅介质层、第二栅介质层，于第一栅介质层、第二栅介质层之间形成填满第一沟槽、第二沟槽的沟道二极管控制栅材料；

步骤7、去除部分沟道二极管控制栅材料，形成沟道二极管控制栅，于沟道二极管控制栅两侧形成第三栅介质层，于第二栅介质层和第三栅介质层之间形成第一栅极电极和第二栅极电极；

步骤8、在第一导电类型外延层表面形成隔离介质层；

步骤9、在第一导电类型外延层表面形成源极欧姆接触，在第一导电类型衬底底层形成漏极欧姆接触，在源极欧姆接触层表面形成源极电极，在漏极欧姆接触表面形成漏极电极。