【技術實現步驟摘要】
本申請涉及電力電子器件，特別是涉及一種元胞結構及其制備方法、金屬氧化物半導體場效應晶體管。
技術介紹
1、在電力電子器件領域，碳化硅（silicon?carbide，sic）功率金屬氧化物半導體場效應晶體管（metal?oxide?semiconductor?field?effect?transistor，mosfet）器件以高擊穿電壓、高開關速度、高熱導率、低導通電阻、低開關損耗和低驅動功率等特點，被認為是發展最成熟且最具有應用前景的sic功率器件。在高壓低功耗領域，更多的使用垂直型mosfet（vdmos），常見的sic?vdmos主要分為平柵型mosfet和溝槽型mosfet兩種。
2、平柵型mosfet已廣泛應用于汽車、光伏產業中。雖然平柵型mosfet制備工藝成熟，器件可靠性高，而平柵型mosfet存在的問題包括：1）sic/sio2?界面粗糙、缺陷較多；2）溝道采用的是遷移率較低的4h-sic（0001）晶面。
3、溝槽型mosfet，因為溝道位于側墻，與器件表面垂直，通過不同的溝道晶面來實現遷移率的大幅度提升，且消除了平面型mosfet的jfet區電阻，使導通電阻進一步降低，減小了界面損耗。但是因為溝槽型mosfet在柵極溝槽的拐角處容易出現電場聚集效應，容易將溝槽拐角處的薄層柵氧擊穿，造成柵源導通，使溝槽型mosfet的可靠性降低。
技術實現思路
1、基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠提高溝槽型mosfet的可靠性的元胞結構及其制備
2、第一方面，本申請提供了一種元胞結構，包括：
3、襯底；
4、外延層，位于所述襯底的一側；
5、電流擴展層，位于所述外延層遠離所述襯底的一側；
6、兩個阱區，沿第一方向，每個所述阱區位于所述電流擴展層遠離所述外延層的一側，沿第二方向，兩個所述阱區被所述電流擴展層隔開；
7、兩個第一注入區，沿第一方向，每個所述第一注入區位于對應的所述阱區遠離所述電流擴展層的一側，沿第二方向，兩個所述第一注入區被所述電流擴展層隔開；
8、兩個第二注入區，沿第一方向，每個所述第二注入區位于所述電流擴展層遠離所述外延層的一側，沿第二方向，每個所述第二注入區位于對應的所述阱區和所述第一注入區遠離所述電流擴展層的一側；
9、溝槽，包括槽底和沿所述第二注入區指向所述第一注入區方向的相對的兩個側壁，所述槽底位于兩個所述阱區內和兩個所述阱區之間的所述電流擴展層內，每個所述側壁位于對應的部分所述阱區內和對應的所述第一注入區內；
10、柵氧化層，位于所述溝槽內；
11、柵極，位于所述溝槽內的所述柵氧化層，其中所述柵極還被所述柵氧化層覆蓋；
12、其中，第一方向為垂直于所述襯底方向，第二方向為平行于所述襯底所在平面方向。
13、上述元胞結構的溝槽包括槽底和沿第二注入區指向第一注入區方向的相對的兩個側壁，槽底位于兩個阱區內和兩個阱區之間的電流擴展層內，每個所述側壁位于對應的部分阱區內和對應的第一注入區內，該元胞結構的柵氧化層位于溝槽內且覆蓋槽底和所述兩個側壁，該元胞結構的柵極位于溝槽內且覆蓋柵氧化層；如此，該元胞結構將阱區擴大到柵極拐角處，從而減小了溝槽底角的柵氧化層的電場聚集，在反向偏置下，增大源漏電壓時，溝槽底角的阱區被耗盡，溝槽底部的電場分布被呈現為l字型的阱區調制，從而阻止柵極溝道的拐角處的柵氧化層電場到達峰值擊穿柵氧化層，本申請實施例由此提高了溝槽型mosfet器件的可靠性；與此同時，通過在溝槽下方離子注入形成電流擴展層csl，防止兩個阱區正向傳導路徑垂直方向的電流通路被截斷，從而消除了jeft效應，因此導通電阻大大減小，損耗降低。
14、在其中一個實施例中，還包括：
15、柵介質層，位于所述柵極遠離所述電流擴展層的一側且覆蓋各所述第一注入區的部分；
16、源電極，位于所述柵介質層遠離柵極的一側且覆蓋各所述第二注入區和裸露的各所述第一注入區；
17、漏電極，位于所述襯底遠離所述外延層的一側。
18、在其中一個實施例中，所述電流擴展層的離子注入類型為n型。
19、在其中一個實施例中，所述阱區的離子注入類型為p型。
20、在其中一個實施例中，所述第一注入區的離子注入類型為n型，所述第二注入區的離子注入類型為p型。
21、第二方面，本申請還提供了一種金屬氧化物半導體場效應晶體管，包括如上述第一方面提供的元胞結構。
22、第三方面，本申請還提供了一種元胞結構的制備方法，包括：
23、提供襯底；
24、形成外延層，位于所述襯底的一側；
25、形成電流擴展層，位于所述外延層遠離所述襯底的一側；
26、形成兩個阱區，沿第一方向，每個所述阱區位于所述電流擴展層遠離所述外延層的一側，沿第二方向，兩個所述阱區被所述電流擴展層隔開；
27、形成兩個第一注入區，沿第一方向，每個所述第一注入區位于對應的所述阱區遠離所述電流擴展層的一側，沿第二方向，兩個所述第一注入區被所述電流擴展層隔開；
28、形成兩個第二注入區，沿第一方向，每個所述第二注入區位于所述電流擴展層遠離所述外延層的一側，沿第二方向，每個所述第二注入區位于對應的所述阱區和所述第一注入區遠離所述電流擴展層的一側；
29、形成溝槽，包括槽底和沿所述第二注入區指向所述第一注入區方向的相對的兩個側壁，所述槽底位于兩個所述阱區內和兩個所述阱區之間的所述電流擴展層內，每個所述側壁位于對應的部分所述阱區內和對應的所述第一注入區內；
30、形成柵氧化層和柵極，所述柵氧化層位于所述溝槽內，所述柵極位于所述溝槽內的所述柵氧化層且所述柵極還被所述柵氧化層覆蓋；
31、其中，第一方向為垂直于所述襯底方向，第二方向為平行于所述襯底所在平面方向。
32、在其中一個實施例中，所述形成溝槽，包括：
33、采用等離子刻蝕工藝刻蝕出溝槽。
34、在其中一個實施例中，所述形成柵氧化層，包括：
35、采用干氧氧化工藝形成柵氧化層。
36、在其中一個實施例中，所述形成柵極，包括：
37、沉積多晶硅，并對所述多晶硅進行離子注入，以形成柵極。
38、上述元胞結構及其制備方法、金屬氧化物半導體場效應晶體管，其中該元胞結構可以是金屬氧化物半導體場效應晶體管的元胞結構；該元胞結構的襯底上依次設有外延層和電流擴展層；沿垂直于襯底方向，兩個阱區中的每個阱區位于電流擴展層遠離外延層的一側，沿平行于襯底所在平面方向，兩個阱區被電流擴展層隔開；沿垂直于襯底方向，兩個第一注入區中的每個第一注入區位于對應的阱區遠離電流擴展層的一側，沿平行于襯底所在平面方向，兩個第一注入區被電流擴展層隔開；沿垂直于襯底方向，兩個第二注入本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種元胞結構，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的元胞結構，其特征在于，還包括：
3.根據權利要求1所述的元胞結構，其特征在于，所述電流擴展層的離子注入類型為N型。
4.根據權利要求1-3任一項所述的元胞結構，其特征在于，所述阱區的離子注入類型為P型。
5.根據權利要求1-3任一項所述的元胞結構，其特征在于，所述第一注入區的離子注入類型為N型，所述第二注入區的離子注入類型為P型。
6.一種金屬氧化物半導體場效應晶體管，其特征在于，包括如權利要求1-5任一項所述的元胞結構。
7.一種元胞結構的制備方法，其特征在于，包括：
8.根據權利要求7所述的元胞結構的制備方法，其特征在于，所述形成溝槽，包括：
9.根據權利要求7-8任一項所述的元胞結構的制備方法，其特征在于，所述形成柵氧化層，包括：
10.根據權利要求7-8任一項所述的元胞結構的制備方法，其特征在于，所述形成柵極，包括：
【技術特征摘要】
1.一種元胞結構，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的元胞結構，其特征在于，還包括：
3.根據權利要求1所述的元胞結構，其特征在于，所述電流擴展層的離子注入類型為n型。
4.根據權利要求1-3任一項所述的元胞結構，其特征在于，所述阱區的離子注入類型為p型。
5.根據權利要求1-3任一項所述的元胞結構，其特征在于，所述第一注入區的離子注入類型為n型，所述第二注入區的離子注入類型為p型。
<...【專利技術屬性】
技術研發人員：宋瑞超，張文博，趙慧超，暴杰，林翰東，
申請(專利權)人：中國第一汽車股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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