本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種溝槽柵金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制造方法。

背景技術(shù)：

高壓功率器件的耐壓與器件耐壓層厚度成正比關(guān)系。而耐壓層厚度與材料的臨界電場(chǎng)成反比關(guān)系。由于碳化硅材料臨界電場(chǎng)約是硅的10倍，因此使用碳化硅材料制備功率器件時(shí)，可以應(yīng)用較薄的耐壓層實(shí)現(xiàn)相同的耐壓要求，同時(shí)還有利于降低器件導(dǎo)通電阻。除此之外，碳化硅(SiC)還具有優(yōu)良的物理和電學(xué)特性，具有寬禁帶大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、高電子飽和漂移速率以及極強(qiáng)的抗輻照能力和機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。因此，SiC成為研制大功率、高溫、高頻功率器件的優(yōu)選材料，具有十分廣泛的應(yīng)用前景。SiC金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)具有導(dǎo)通電阻低、開關(guān)損耗低的特點(diǎn)，更適用于高頻工作狀態(tài)。

但是在溝槽柵SIC MOSFET中,最大電場(chǎng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)移到溝槽柵底部拐角，易造成熱載流子注入柵極氧化層或被氧化層界面處陷阱俘獲，造成器件閾值電壓漂移等問(wèn)題，影響器件的長(zhǎng)期可靠運(yùn)用。同時(shí)，溝槽柵中由于柵極與漏極之間的寄生電容，造成器件關(guān)斷時(shí)延遲時(shí)間過(guò)大，開啟時(shí)柵極電壓易振蕩的情況。另一方面，MOSFET器件在開關(guān)過(guò)程中，由于大電流高電壓同時(shí)存在，器件內(nèi)大電場(chǎng)處碰撞電離產(chǎn)生的空穴載流子經(jīng)由MOS區(qū)的P阱流出時(shí)，在P阱上產(chǎn)生電壓降，當(dāng)電壓降增大到一定PN結(jié)開啟電壓時(shí)，由源區(qū)N+層、P阱、N型耐壓層組成的寄生BJT開啟，造成器件二次擊穿，發(fā)生失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種溝槽柵金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制造方法，降低溝槽柵SiC MOSFET的柵極和漏極之間的寄生電容，降低溝槽底部電場(chǎng)強(qiáng)度和抑制寄生BJT的開啟。

一方面，本發(fā)明提供了一種溝槽柵金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括：正面金屬電極，背面金屬電極，在所述背面金屬電極上的N型單晶襯底，在所述N型單晶襯底上形成的N型外延層，在所述N型外延層上形成的第一P型摻雜區(qū)，在所述N型外延層和所述第一P型摻雜區(qū)的中央部分設(shè)有垂直的溝槽，在所述溝槽中設(shè)有柵極，所述柵極的深度比所述第一P型摻雜區(qū)的結(jié)深更深，所述柵極側(cè)壁與所述第一P型摻雜區(qū)之間為第一介質(zhì)層，所述柵極底部與所述外延層之間為第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層厚度大于所述第一介質(zhì)層厚度，在所述第一P型摻雜區(qū)上靠近所述溝槽兩側(cè)設(shè)有第一N型摻雜區(qū)，遠(yuǎn)離所述溝槽兩側(cè)還設(shè)有第二P型摻雜區(qū)，所述第一N型摻雜區(qū)和所述第二P型摻雜區(qū)分別與所述正面金屬電極相連接，所述外延層內(nèi)部還設(shè)有與所述第二介質(zhì)層下方相接觸的第三P型摻雜區(qū)和第二N型摻雜區(qū)，使所述第三P型摻雜區(qū)和所述第二N型摻雜區(qū)相互交錯(cuò)間隔，在長(zhǎng)度方向和厚度方向形成多個(gè)PN結(jié)單元。

進(jìn)一步的，所述第三P型摻雜區(qū)的雜質(zhì)劑量大于所述第二N型摻雜區(qū)的雜質(zhì)劑量。

進(jìn)一步的，所述N型單晶襯底和所述N型外延層為硅材料或碳化硅材料。

進(jìn)一步的，所述柵極在厚度方向上為多個(gè)H形狀的重復(fù)單元，使得所述柵極在長(zhǎng)度方向上部分呈現(xiàn)為對(duì)稱分離的左右兩個(gè)柵極。

進(jìn)一步的，所述第二P型摻雜區(qū)位于所述第一N型摻雜區(qū)下部，且所述正面金屬電極的接觸孔直接接觸到所述第二P型摻雜區(qū)表面，所述第二P型摻雜區(qū)與所述正面金屬電極接觸面的深度等于或大于所述第一N型摻雜區(qū)的深度；并且使所述第二P型摻雜區(qū)與所述第一介質(zhì)層的距離小于所述第一N型摻雜區(qū)寬度；所述第二P型摻雜區(qū)的摻雜濃度大于所述第一P型摻雜區(qū)的濃度。

進(jìn)一步的，所述第三P型摻雜區(qū)的雜質(zhì)劑量Q_p和所述第二N型摻雜區(qū)的雜質(zhì)劑量Q_n應(yīng)滿足以下關(guān)系：

其中，V_B為需求的器件耐壓值，K為設(shè)計(jì)器件時(shí)考慮到終端效率設(shè)置的耐壓設(shè)計(jì)系數(shù)，K的取值范圍為1.3～1.5；W_p為所述第三P型摻雜區(qū)的寬度。

進(jìn)一步的，所述第二介質(zhì)層厚度至少為所述第一介質(zhì)層厚度的2倍以上。

進(jìn)一步的，所述每個(gè)分離的柵極寬度W₂和所述溝槽寬度W，應(yīng)滿足以下關(guān)系：

W≥2*W₂+0.5μm

進(jìn)一步的，所述正面金屬電極為鎳、鋁多層金屬層；所述背面金屬電極為鎳、鈦、鎳、銀或鈦、鎳、銀的多層金屬層。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種制造溝槽柵金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，所述晶體管包含7層光刻層，按照制作順序分別為對(duì)位標(biāo)記光刻層、N+注入光刻層、P型注入光刻層、溝槽刻蝕光刻層、P型浮空注入層、N型浮空注入層、P+注入光刻層、柵極光刻層、接觸孔刻蝕光刻層、正面金屬光刻層，所述方法包括：

在外延層上使用對(duì)位標(biāo)記光刻層刻蝕對(duì)位標(biāo)記，用于后續(xù)光刻對(duì)位使用；

化學(xué)氣相淀積2微米二氧化硅，使用N+注入光刻層進(jìn)行N+注入層注入窗口刻蝕，然后進(jìn)行N+注入層的多次離子注入摻雜；

通過(guò)刻蝕二氧化硅，并再次淀積0.3微米二氧化硅，使用P型注入光刻層，形成注入窗口，并進(jìn)行P型摻雜區(qū)的多次離子注入，形成第一P型摻雜區(qū)；

化學(xué)氣相淀積0.5微米的二氧化硅，使用溝槽刻蝕光刻層，刻蝕二氧化硅，形成溝槽刻蝕窗口，使用RIE刻蝕技術(shù)，在碳化硅外延層中刻蝕出深度為2.2微米，寬度為1.7微米的溝槽；

使用P型浮空注入層，對(duì)溝槽底部進(jìn)行鋁離子多次注入；

使用N型浮空注入層，對(duì)溝槽底部進(jìn)行磷離子多次注入；

使用P+注入光刻層進(jìn)行P+注入層的多次離子注入。在1550℃～1700℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行注入離子的高溫退火激活。形成深度0.3微米，平均濃度1e18～4e20cm-3的第一N型摻雜區(qū)；深度1.5微米，平均濃度9e17～5e18cm-3的第一P型摻雜區(qū)；深度1.5微米，平均濃度8e15～1e16cm-3的第三P型摻雜區(qū)；深度1.5微米，平均濃度7.5e15～9.5e15cm-3的第二N型摻雜區(qū)；

通過(guò)多次氧化層淀積與刻蝕，形成溝槽底部厚度為200nm的第二介質(zhì)層，溝槽側(cè)壁厚度為55nm的第一介質(zhì)層。淀積厚度0.55微米，摻雜濃度1e20～3e20cm-3的N型摻雜多晶硅柵極，使柵極光刻層刻蝕形成柵極圖形層；

使用接觸孔刻蝕光刻層形成刻蝕窗口，通過(guò)RIE刻蝕碳化硅外延層，形成深度為0.3正面金屬電極接觸孔，并對(duì)二氧化硅層進(jìn)行0.2～0.3微米的各向同性刻蝕；

正面淀積Ti/Al金屬層，并進(jìn)行快速熱處理，形成歐姆接觸。使用柵極光刻層刻蝕金屬層，形成正面金屬層圖形；

背面淀積40～80nm Ti\400～650nm Ni\900～1500nm Ag金屬層。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)中柵極為溝槽型結(jié)構(gòu)，溝槽底部具有厚介質(zhì)層，在溝槽底部長(zhǎng)度方向即XY截面和厚度方向即YZ截面上設(shè)置的第三P型摻雜區(qū)和第二N型摻雜區(qū)相互間隔，第三P型摻雜區(qū)和第二N型摻雜區(qū)形成的PN結(jié)之間由于耗盡層電荷共享，將進(jìn)一步增強(qiáng)第三P型摻雜區(qū)和第二N型摻雜區(qū)的耗盡，有利于使溝槽柵底部的體碳化硅快速耗盡，達(dá)到柵極和背面金屬電極之間寄生電容快速下降的作用。

本發(fā)明的一些優(yōu)選方式還具有如下的有益效果：

第三P型摻雜區(qū)的雜質(zhì)劑量大于第二N型摻雜區(qū)的雜質(zhì)劑量，使得相同電壓下，第三P型摻雜區(qū)的耗盡層寬度小于第二摻雜區(qū)，使得電場(chǎng)峰值轉(zhuǎn)移到第三P型摻雜區(qū)與N型外延層形成的PN結(jié)底部，電場(chǎng)峰值遠(yuǎn)離柵介質(zhì)層，有利于降低柵極電場(chǎng)，降低熱載流子注入，增強(qiáng)柵介質(zhì)層的可靠性。

使用分離的柵極，可以減小柵極與背面金屬電極之間介質(zhì)層電容的面積，有利于降低兩者之間的反向傳輸電容。但與傳統(tǒng)非分離的柵電極相比，分離后的柵電極寬度變小，使得柵電極的等效電阻增大，不利于器件的快速且均勻地開關(guān)。因此，對(duì)柵電極采用間隔式的分離結(jié)構(gòu)，即在Z軸方向上形成H形的分離柵電極結(jié)構(gòu)。這樣達(dá)到既降低柵極與電極之間的寄生電容，又不會(huì)使柵電極電阻明顯增大。

第二P型摻雜區(qū)9b位于第一N型摻雜區(qū)2b下部，且正面金屬1b的接觸孔直接接觸到第二P型摻雜區(qū)9b表面，與傳統(tǒng)的第二P型摻雜區(qū)和第一N型摻雜區(qū)同一水平位置的結(jié)構(gòu)相比，此結(jié)構(gòu)有利于縮短器件內(nèi)碰撞電離產(chǎn)生的空穴載流子經(jīng)由第一P型摻雜區(qū)流出正面金屬的路徑長(zhǎng)度，即縮短空穴載流子流經(jīng)路徑上寄生電阻的長(zhǎng)度；同時(shí)第二P型摻雜區(qū)的摻雜濃度更高,可以空穴載流子流經(jīng)路徑上的半導(dǎo)體的電阻率，空穴載流子流經(jīng)路徑的寄生電阻長(zhǎng)度和電阻率的下降，將帶來(lái)寄生電阻的下降，從而降低第二P型摻雜區(qū)上電流路徑上的壓降，抑制了第一N型摻雜區(qū)和第一P型摻雜區(qū)形成的PN結(jié)的開啟，抑制了寄生BJT的開啟。而第二P型摻雜區(qū)9b與第一介質(zhì)層3b的距離W5小于第一N型摻雜區(qū)2b的寬度W6，可防止高濃度的第二摻雜區(qū)9b影響到第一介質(zhì)層3b表面處的第一P型摻雜區(qū)的濃度，可以有效避免第二P型摻雜區(qū)9b的雜質(zhì)濃度的影響引起器件閾值電壓波形。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的溝槽柵金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管在XY截面上的截面圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的溝槽柵金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的三維結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的第一種變型方式的三維結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例一提供的第二種變型方式的三維結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例二提供的溝槽柵金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管在XY截面上的截面圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例二提供的溝槽柵金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的三維結(jié)構(gòu)圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例二柵極11b與間隔摻雜的第三P型摻雜區(qū)5b和第二N型摻雜區(qū)12b的俯視圖；

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1

如圖1所示是本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種溝槽柵金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括正面金屬電極1a，背面金屬電極8a，在背面金屬電極8a上的N型單晶襯底7a，在N型單晶襯底7a上形成的N型外延層6a，在N型外延層6a上形成的第一P型摻雜區(qū)10a。在N型外延層6a和第一P型摻雜區(qū)10a的中央部分設(shè)有垂直的溝槽，在溝槽中設(shè)有柵極11a，柵極11a的深度比第一P型摻雜區(qū)10a的結(jié)深更深，兩者相差為W₃-T₂，柵極11a側(cè)壁與第一P型摻雜區(qū)10a之間為第一介質(zhì)層3a，柵極11a底部與外延層6a之間為第二介質(zhì)層4a。在第一P型摻雜區(qū)10a上靠近溝槽兩側(cè)設(shè)有第一N型摻雜區(qū)2a，遠(yuǎn)離溝槽兩側(cè)還設(shè)有第二P型摻雜區(qū)9a，第一N型摻雜區(qū)2a和第二P型摻雜區(qū)9a分別與正面金屬電極1a相連接。其中，正面金屬電極1a為鎳、鋁多層金屬層，背面金屬電極8a為鎳、鈦、鎳、銀或鈦、鎳、銀的多層金屬層；第一介質(zhì)層3a和第二介質(zhì)層4a均為柵極二氧化硅介質(zhì)層且材料相同，第一介質(zhì)層3a的厚度為T₁，第二介質(zhì)層4a的厚度為T₂。T₁小于T₂，且T₂厚度至少為T₁厚度的2倍以上。N型外延層6a和N型單晶襯底7a可以為硅材料或碳化硅材料。柵極11a為N型雜質(zhì)摻雜的多晶硅柵極，在工作時(shí)由鋁金屬接觸引出。

在N型外延層6a內(nèi)部還設(shè)有與第二介質(zhì)層4a下方相接觸的第三P型摻雜區(qū)5a和第二N型摻雜區(qū)12a，第三P型摻雜區(qū)5a和第二N型摻雜區(qū)12a相互交錯(cuò)間隔，使在長(zhǎng)度方向即XY截面和厚度方向即YZ截面上形成多個(gè)PN結(jié)單元。在器件工作時(shí)，兩者的電位浮空，不需要電極引出。在本實(shí)施例中，在XY截面上第三P型摻雜區(qū)5a分布在第二N型摻雜區(qū)12a的兩側(cè)，每個(gè)第三P型摻雜區(qū)5a的寬度為W_p，第二N型摻雜區(qū)12a的寬度為W_n，這樣使左側(cè)的第三P型摻雜區(qū)5a與第二N型摻雜區(qū)12a形成一個(gè)PN結(jié)，而右側(cè)的第三P型摻雜區(qū)5a與第二N型摻雜區(qū)12a形成另一個(gè)PN結(jié)。如圖2所示，在YZ截面上同樣設(shè)置有間隔的P型摻雜區(qū)和N型摻雜區(qū)，每個(gè)N型摻雜區(qū)的間隔距離為W_p，每個(gè)N型摻雜區(qū)沿Z軸寬度為Z₂，由于間隔設(shè)置的P型摻雜區(qū)和N型摻雜區(qū)，同樣可以形成多個(gè)PN結(jié)單元。

本實(shí)施例的工作原理：對(duì)柵極11a施加正向電壓，正面金屬電極1a接低電位，背面金屬電極8a接高電位。當(dāng)柵極11a的電壓增大到第一P型摻雜區(qū)10a形成電子溝道的閾值電壓(約2.2～3.3V之間)時(shí)，第一P型摻雜區(qū)10a在靠近柵極11a二氧化硅第一介質(zhì)層3a的表面處形成電子層，在第一N型摻雜區(qū)2a與N型外延層6a之間形成電子的通道。由于背面金屬電極8a的電位高于正面金屬電極1a，電子由正面金屬電極1a，經(jīng)由第一N型摻雜區(qū)2a→第一P型摻雜區(qū)10a靠近第一介質(zhì)層3a的表面→N型外延層6a→N型單晶襯底7a，由背面金屬電極8a流出，形成了由背面金屬電極8a到正面金屬電極1a的電流。

溝槽側(cè)壁的第一介質(zhì)層3a連接?xùn)艠O11a和第一P型摻雜區(qū)10a，溝槽底部的第二介質(zhì)層4a連接?xùn)艠O11a和P型摻雜區(qū)5。由于柵極11a和背面金屬電極8a之間的寄生電容等于二氧化硅介質(zhì)層電容與體碳化硅中的耗盡電容之和，即

其中，C_ox為二氧化硅介質(zhì)層電容，C_D為耗盡層電容，S為二氧化硅介質(zhì)層電容的有效面積，t_ox為二氧化硅介質(zhì)層厚度，A_eff為器件耗盡層電容面積，X_deplete為耗盡層寬度。

因此，采用厚的二氧化硅第二介質(zhì)層4a，可以增大t_ox，這樣有利于降低二氧化硅介質(zhì)層電容。達(dá)到降低器件柵極11a與背面金屬電極8a之間的寄生電容的目的。

溝槽柵底部設(shè)有第三P型摻雜區(qū)5a和第二N型摻雜區(qū)12a相間隔的摻雜區(qū)域。且滿足X_j>2*W_n，X_j>2*W_p,。同時(shí)，如圖2所示，每個(gè)分離的第三P型摻雜區(qū)5a在沿X軸方向上寬度均為W_p，第二N型摻雜區(qū)12a在沿X軸方向上寬度為W_n,沿Z軸方向上寬度為Z₂。第二N型摻雜區(qū)12a的有效摻雜濃度設(shè)為C_n，那么每個(gè)N型摻雜區(qū)的雜質(zhì)有效劑量Q_n＝C_n*W_n*Z₂*X_j；第三P型摻雜區(qū)5a的有效摻雜濃度設(shè)為C_p，第三P型摻雜區(qū)5a在沿Z軸方向上以寬度為Z₂+W_p作為基本單元重復(fù)出現(xiàn)，其有效雜質(zhì)有效劑量Q_p＝C_p*(2W_p*W_p+W_p*W_n+2W_p*Z₂)*X_j；同時(shí)，第三P型摻雜區(qū)的雜質(zhì)劑量Q_p和所述第二N型摻雜區(qū)的雜質(zhì)劑量Q_n應(yīng)滿足以下關(guān)系：

其中，V_B為需求的器件耐壓值，K為設(shè)計(jì)器件時(shí)考慮到終端效率設(shè)置的耐壓設(shè)計(jì)系數(shù)，K的取值范圍為1.3～1.5；W_p為所述第三P型摻雜區(qū)的寬度。

由于在XY截面和YZ截面上第三P型摻雜區(qū)5a和第二N型摻雜區(qū)12a形成了兩側(cè)的PN結(jié)，而形成的PN結(jié)又對(duì)第二N型摻雜區(qū)12a具有相互增強(qiáng)耗盡的作用，隨著背面金屬電極8a和正面金屬電極1a的電壓差逐漸增大，第三P型摻雜區(qū)5a和第二N型摻雜區(qū)12a能快速耗盡。柵極11a和背面金屬電極8a之間的寄生電容等于第二介質(zhì)層4a等效的電容與耗盡層等效電容的串聯(lián)，由于第三P型摻雜區(qū)5a和第二N型摻雜區(qū)12a的快速耗盡，使得耗盡層寬度X_deplete迅速增加，也就是使得耗盡層等效電容迅速降低，達(dá)到柵極11a和背面金屬電極8a之間的寄生電容能快速降低的效果。同時(shí)，第三P型摻雜區(qū)5a有效摻雜劑量按照式(2)的原則，大于第二N型摻雜區(qū)12a的有效摻雜劑量，在相同電壓下，第三P型摻雜區(qū)5a中的電勢(shì)擴(kuò)展小于第二N型摻雜區(qū)12a，與溝槽底部不使用P型和N型間隔摻雜區(qū)域相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)可使電場(chǎng)峰值由溝槽拐角處，轉(zhuǎn)移到第三P型摻雜區(qū)5a與N型外延層6a形成的PN結(jié)底部。電場(chǎng)峰值的轉(zhuǎn)移，有利于降低柵極第一介質(zhì)層3a處的電場(chǎng)強(qiáng)度，降低了熱載流子注入到柵極第一介質(zhì)層3a，有利于提高器件的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。

如圖3、圖4所示為實(shí)施例一的其他兩種變型方式，每個(gè)變型方式的正面金屬電極1，背面金屬電極8，N型單晶襯底7，N型外延層6，第二介質(zhì)層4，第一介質(zhì)層3，第一N型摻雜區(qū)2，第二P型摻雜區(qū)9，第一P型摻雜區(qū)10，柵極11與實(shí)施例一完全相同。同樣是在XY截面上第三P型摻雜區(qū)5a分布在第二N型摻雜區(qū)12a的兩側(cè)，使左側(cè)的第三P型摻雜區(qū)5a與第二N型摻雜區(qū)12a形成一個(gè)PN結(jié)，而右側(cè)的第三P型摻雜區(qū)5a與第二N型摻雜區(qū)12a形成另一個(gè)PN結(jié)。區(qū)別點(diǎn)在于YZ截面上，P型摻雜區(qū)和N型摻雜區(qū)采用的間隔方式，仍然可以形成多個(gè)PN結(jié)單元達(dá)到本發(fā)明目的。

實(shí)施例2

如圖5所示是本發(fā)明實(shí)施例2提供的一種溝槽柵金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括正面金屬電極1b，背面金屬電極8b，在背面金屬電極8b上的N型單晶襯底7b，在N型單晶襯底7b上形成的N型外延層6b，在N型外延層6b上形成的第一P型摻雜區(qū)10b。在N型外延層6b和第一P型摻雜區(qū)10b的中央部分設(shè)有垂直的溝槽，在溝槽中設(shè)有柵極11b，柵極11b的深度比第一P型摻雜區(qū)10b的結(jié)深更深，兩者相差為W₃-T₂，柵極11b側(cè)壁與第一P型摻雜區(qū)10b之間為第一介質(zhì)層3b，柵極11b底部與外延層6b之間為第二介質(zhì)層4b。如圖6和圖7所示，在N型外延層6b內(nèi)部還設(shè)有與第二介質(zhì)層4b下方相接觸的第三P型摻雜區(qū)5b和第二N型摻雜區(qū)12b，第三P型摻雜區(qū)5b和第二N型摻雜區(qū)12b相互交錯(cuò)間隔，使在XY截面和YZ截面上形成多個(gè)PN結(jié)單元。

如圖6和圖7所示，與實(shí)施例1不同的是柵極11b在厚度方向即XZ截面上為多個(gè)H形狀的重復(fù)單元，使得柵極11b在長(zhǎng)度方向即XY截面上部分呈現(xiàn)為對(duì)稱分離的左右兩個(gè)柵極。且每個(gè)分離的柵極寬度W₂和溝槽寬度W，應(yīng)滿足以下關(guān)系：

W≥2*W₂+0.5μm 式(3)

通過(guò)采用分離的柵極11b，可以減小柵極11b與背面金屬電極8b之間介質(zhì)層電容的面積S。由公式(1)可知，可以達(dá)到降低器件柵極11b與背面金屬電極8b之間的寄生電容的目的。但分離后的柵極寬度變小，使得柵極的等效電阻增大，不利于器件的快速且均勻地開關(guān)。因此，對(duì)柵極采用間隔式的分離結(jié)構(gòu)，即在Z方向上形成H形的分離柵極結(jié)構(gòu)。這樣達(dá)到既降低柵極與電極之間的寄生電容，且不會(huì)使柵極電阻明顯增大。

并且與實(shí)施例一的區(qū)別還在于，第二P型摻雜區(qū)9b位于第一N型摻雜區(qū)2b下部，且正面金屬1b的接觸孔直接接觸到第二P型摻雜區(qū)9b表面，第二P型摻雜區(qū)9b與正面金屬電極1b接觸面的深度等于或大于第一N型摻雜區(qū)2b的深度W₄(在圖6中示出了兩者深度相同的情況)；并且使第二P型摻雜區(qū)9b與第一介質(zhì)層3b的距離W₅小于第一N型摻雜區(qū)2b的寬度W₆；第二P型摻雜區(qū)9b的摻雜濃度大于第一P型摻雜區(qū)10b的濃度。通過(guò)這種設(shè)置方式可以降低第二P型摻雜區(qū)9b上電流路徑上的壓降，抑制了第一N型摻雜區(qū)2b和第一P型摻雜區(qū)10b形成的PN結(jié)的開啟，抑制了寄生BJT的開啟，同時(shí)避免第二P型摻雜區(qū)對(duì)器件閾值電壓的影響。

針對(duì)實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)還提出了一種制造方法，本結(jié)構(gòu)包含7層光刻層，按照制作順序分別為

1)對(duì)位標(biāo)記光刻層

2)N+注入光刻層

3)P型注入光刻層

4)溝槽刻蝕光刻層

5)P型浮空注入層

6)N型浮空注入層

7)P+注入光刻層

8)柵極光刻層

9)接觸孔刻蝕光刻層

10)正面金屬光刻層

按照光刻層的順序具體實(shí)施如下：在N型碳化硅襯底上，外延濃度為8e15cm-3，厚度為14微米的4H碳化硅外延層。

1)在外延層上使用對(duì)位標(biāo)記光刻層刻蝕對(duì)位標(biāo)記，用于后續(xù)光刻對(duì)位使用。

2)化學(xué)氣相淀積2微米二氧化硅，使用N+注入光刻層進(jìn)行N+注入層注入窗口刻蝕，然后進(jìn)行N+注入層的多次離子注入摻雜。

3)通過(guò)刻蝕二氧化硅，并再次淀積0.3微米二氧化硅，使用P型注入光刻層，形成注入窗口，并進(jìn)行P型摻雜區(qū)的多次離子注入，形成第一P型摻雜區(qū)；。

4)化學(xué)氣相淀積0.5微米的二氧化硅，使用溝槽刻蝕光刻層，刻蝕二氧化硅，形成溝槽刻蝕窗口，使用RIE刻蝕技術(shù)，在碳化硅外延層中刻蝕出深度為2.2微米，寬度為1.7微米的溝槽。

5)使用P型浮空注入層，對(duì)溝槽底部進(jìn)行鋁離子多次注入。

6)使用N型浮空注入層，對(duì)溝槽底部進(jìn)行磷離子多次注入。

7)使用P+注入光刻層進(jìn)行P+注入層的多次離子注入。在1550℃～1700℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行注入離子的高溫退火激活。形成深度0.3微米，平均濃度1e18～4e20cm-3的第一N型摻雜區(qū)；深度1.5微米，平均濃度9e17～5e18cm-3的第一P型摻雜區(qū)；深度1.5微米，平均濃度8e15～1e16cm-3的第三P型摻雜區(qū)；深度1.5微米，平均濃度7.5e15～9.5e15cm-3的第二N型摻雜區(qū)。

8)通過(guò)多次氧化層淀積與刻蝕，形成溝槽底部厚度為200nm的第二介質(zhì)層，溝槽側(cè)壁厚度為55nm的第一介質(zhì)層。淀積厚度0.55微米，摻雜濃度1e20～3e20cm-3的N型摻雜多晶柵極，使柵極光刻層刻蝕形成柵極圖形層。

9)使用接觸孔刻蝕光刻層形成刻蝕窗口，通過(guò)RIE刻蝕碳化硅外延層，形成深度為0.3正面金屬電極接觸孔，并對(duì)二氧化硅層進(jìn)行0.2～0.3微米的各向同性刻蝕。

10)正面淀積Ti/Al金屬層，并進(jìn)行快速熱處理，形成歐姆接觸。使用柵極光刻層刻蝕金屬層，形成正面金屬層圖形。

11)背面淀積40～80nm Ti\400～650nm Ni\900～1500nm Ag金屬層。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體/優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，其還可以對(duì)這些已描述的實(shí)施方式做出若干替代或變型，而這些替代或變型方式都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。