一种碳化硅MOSFET及其制造方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115863398A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202310069393.0H01L21/28(2006.01)(22)申请日2023.02.06(71)申请人苏州锴威特半导体股份有限公司地址215600江苏省苏州市张家港市杨舍镇沙洲湖科创园B2幢01室(72)发明人罗寅谭在超丁国华(74)专利代理机构无锡市汇诚永信专利代理事务所(普通合伙)32260专利代理师葛莉华(51)Int.Cl.H01L29/06(2006.01)H01L29/423(2006.01)H01L29/417(2006.01)H01L29/78(2006.01)H01L21/336(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图10页(54)发明名称一种碳化硅MOSFET及其制造方法(57)摘要本发明涉及半导体器件制造技术领域,公开了一种碳化硅MOSFET及其制造方法，其中碳化硅MOSFET包括碳化硅衬底，碳化硅衬底的底面和顶面分别设有漏极金属层和漂移层；漂移层的内部设有屏蔽层；漂移层的顶面向下开设有沟槽，沟槽向下延伸到屏蔽层上，沟槽的横向竖截面为U型状；沟槽内设有栅极绝缘层，栅极绝缘层上从下往上依次设有屏蔽栅和栅极，屏蔽栅和栅极间隔设置，屏蔽栅的横向竖截面为U型状；在实际使用时，通过让屏蔽层包裹住栅极绝缘层的下部，从而构建PN结，能将栅极绝缘层的耐压分担到屏蔽层上，从而提高了采用U型屏蔽栅的功率MOSFET的栅极绝缘层的耐压可靠性。CN115863398ACN115863398A权利要求书1/2页1.一种碳化硅MOSFET，包括碳化硅衬底，所述碳化硅衬底的底面设有漏极金属层，所述碳化硅衬底的顶面设有漂移层；其特征在于，所述漂移层的内部设有屏蔽层；所述漂移层的顶面向下开设有沟槽，所述沟槽向下延伸到所述屏蔽层上，所述沟槽的横向竖截面为U型状，所述沟槽的底部高于所述屏蔽层的底部；所述沟槽内设有栅极绝缘层，所述栅极绝缘层上从下往上依次设有屏蔽栅和栅极，所述屏蔽栅和栅极间隔设置，所述屏蔽栅的横向竖截面为U型状，所述栅极的顶面设有栅极金属层；所述漂移层的顶部设有第一夹断层和第二夹断层，所述第一夹断层和第二夹断层位于所述沟槽两侧；所述第一夹断层的右端设有第一源区，所述第一源区的顶部设有第一源极金属层；所述第二夹断层的左端设有第二源区，所述第二源区的顶面设有第二源极金属层。2.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET，其特征在于，所述第一源区的顶面与所述第一夹断层的顶面齐平，所述第二源区的顶面与所述第二夹断层的顶面齐平。3.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET，其特征在于，所述碳化硅衬底的导电类型和漂移层的导电类型相同。4.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET，其特征在于，所述第一夹断层和第二夹断层为p型掺杂，且掺杂浓度相同；所述第一源区和第二源区为n型掺杂，且掺杂浓度相同；所述第一源区的掺杂浓度大于第一夹断层的掺杂浓度，所述第一夹断层的掺杂浓度大于所述漂移层的掺杂浓度。5.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET，其特征在于，在所述屏蔽层上开设所述沟槽后，所述屏蔽层包括左屏蔽顶面和右屏蔽顶面，所述左屏蔽顶面和右屏蔽顶面均高于所述屏蔽栅的顶面。6.根据权利要求5所述的一种碳化硅MOSFET，其特征在于，所述第一源极金属层通过第一金属线与所述左屏蔽顶面电连接，所述第二源极金属层通过第二金属线与所述右屏蔽顶面电连接。7.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET，其特征在于，所述屏蔽栅与所述屏蔽层之间的栅极绝缘层为U型状。8.一种碳化硅MOSFET的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：提供半导体器件，所述半导体器件包括漏极金属层、碳化硅衬底和漂移层，所述漏极金属层和漂移层分别在碳化硅衬底的底面和顶面；S2：在所述漂移层上制作第一阻挡层，并在所述第一阻挡层上开设第一离子注入孔，通过所述第一离子注入孔向所述漂移层内注入离子从而在所述漂移层内制作屏蔽层，在所述屏蔽层制作完成后，去除所述第一阻挡层；S3：在所述漂移层上制作第二阻挡层，然后蚀刻所述第二阻挡层、漂移层和屏蔽层，从而在所述漂移层和屏蔽层上形成沟槽，所述沟槽的横向竖截面为U型状，所述沟槽的底部高于所述屏蔽层的底部；S4：通过干氧氧化工艺氧化所述沟槽，在所述沟槽内制作U型的第一栅极绝缘层，所述第一栅极绝缘层形成有开口朝上的第二沟槽，所述第二沟槽的横向竖截面为U型状；S5：在所述第二沟槽内制作屏蔽栅，所述屏蔽栅的横向竖截面为U型状，所述屏蔽栅的顶面低于所述第二沟槽的开口；S6：通过干氧氧化工艺氧化所述第二沟槽，在所述第二沟槽内形成第二栅极绝缘层，所2CN115863398A权利要求书2/2页述第二栅极绝缘层的底面与所述