【技術實現步驟摘要】
本申請涉及半導體器件，更為具體地說，涉及一種集成結控二極管的溝槽型mosfet器件及電子設備。
技術介紹
1、近年來，碳化硅（sic）、氮化鎵（gan）、氧化鎵（ga2o3）、金剛石（c）、氮化鋁（aln）等寬帶隙半導體材料，在禁帶寬度、擊穿場強、電子飽和漂移速度等物理特性上較硅（si）更有優勢，制備的功率器件如二極管、晶體管和功率模塊具有更優異的電氣特性，能夠克服硅基無法滿足高功率、高壓、高頻、高溫等應用要求的缺陷，也是能夠超越摩爾定律的突破路徑之一，因此被廣泛應用于新能源領域，如光伏、儲能、充電樁、電動車等領域。
2、然而，在實際的功率器件設計制作和應用上，寬禁帶半導體材料的溝槽mosfet（metal-oxide-semiconductor?field-effect?transistor，金屬-氧化物半導體場效應晶體管）在實際工藝制作和應用中仍然存在幾個問題：材料漂移區的高電場導致柵介質層上的電場很高，這個問題在槽角處加劇，從而在高漏極電壓下造成柵介質層迅速擊穿，對于惡劣環境的靜電效應以及電路中的高壓尖峰耐受能力差；寄生體二極管存在少子存儲效應，反向恢復時間較長，增加了開關損耗。因此，如何在降低寬禁帶半導體溝槽mosfet器件的柵極溝槽槽角電場的同時，降低開關損耗，成為需要解決的問題。
技術實現思路
1、有鑒于此，本申請提供了一種集成結控二極管的溝槽型mosfet器件及電子設備，有效解決了現有技術存在的技術問題，提高了溝槽型mosfet器件的性能。
2
3、一種集成結控二極管的溝槽型mosfet器件，溝槽型mosfet器件包括：沿第一方向設置的兩個溝槽mosfet區，且兩個所述溝槽mosfet區之間包括結控續流二極管區；
4、沿第三方向依次堆疊的漏極、n型襯底、第一n型外延層、p型外延層和第二n型外延層：
5、其中，在所述溝槽mosfet區處，所述p型外延層包括沿第二方向設置的至少一個n型電流通道；位于所述第二n型外延層上的p型阱區；位于所述p型阱區上的源極接觸區，所述源極接觸區包括源極n+區和源極p+區；貫穿所述源極接觸區和所述p型阱區、且深入所述第二n型外延層的溝槽柵電極；位于所述溝槽柵電極的底部第二p型掩蔽層；連接所述第二p型掩蔽層與所述p型外延層的第一p型接地柱；及覆蓋所述溝槽柵電極的頂部的層間介質層；所述第一方向和所述第二方向在參考平面相交，且所述第三方向與所述參考平面相交；
6、在所述結控續流二極管區處包括位于所述第二n型外延層內且與所述p型外延層連通的第一p型掩蔽層，所述第一p型掩蔽層與所述p型阱區連通；
7、以及，位于所述源極接觸區背離所述n型襯底一側的源極。
8、可選的，在所述溝槽mosfet區處，所述源極n+區和源極p+區沿所述第一方向設置，且所述源極p+區位于靠近所述第一p型掩蔽層一側，所述溝槽柵電極貫穿所述源極n+區和所述p型阱區、且深入所述第二n型外延層。
9、可選的，在所述結控續流二極管區處，所述第一p型掩蔽層沿第二方向延伸設置；
10、所述第一p型掩蔽層與所述p型阱區在所述第一方向上具有所述第二n型外延層填充的間隙，所述溝槽型mosfet器件還包括位于所述第一p型掩蔽層與所述p型阱區之間的至少一個第二p型接地柱，所述第二p型接地柱與所述第一p型掩蔽層和所述p型阱區接觸連通。
11、可選的，在所述第一方向上，所述第一p型掩蔽層兩側的所述第二p型接地柱，以所述第一p型掩蔽層為軸呈對稱設置或非對稱設置。
12、可選的，所述源極p+區還延伸至所述結控續流二極管區，所述源極p+區與所述第一p型掩蔽層之間在所述第三方向上具有交疊區域，且所述源極p+區與所述第一p型掩蔽層之間在所述第三方向上具有所述第二n型外延層填充的間隙。
13、可選的，在所述源極指向所述漏極的方向上，所述第一p型掩蔽層在所述第一方向上的寬度呈縮小趨勢。
14、可選的，在所述溝槽mosfet區處，所述源極n+區包括多個沿所述第一方向上延伸的多個子源極n+區，且所述源極p+區包括多個沿所述第一方向上延伸的多個子源極p+區，所述子源極n+區和所述子源極p+區在所述第二方向上交替設置；
15、兩個所述溝槽mosfet區的所述子源極n+區和所述子源極p+區，延伸至所述結控續流二極管區處對應相連。
16、可選的，在所述結控續流二極管區處，所述第一p型掩蔽層包括沿所述第二方向間隔設置的多個子p型掩蔽層；
17、所述子p型掩蔽層與所述p型阱區接觸相連。
18、可選的，在所述第三方向上，所述子p型掩蔽層與所述子源極p+區具有交疊區域。
19、基于相同的專利技術構思，本申請還提供了一種電子設備，所述電子設備包括上述的集成結控二極管的溝槽型mosfet器件。
20、相較于現有技術，本申請提供的技術方案至少具有以下優點：
21、本申請提供了一種集成結控二極管的溝槽型mosfet器件及電子設備，溝槽型mosfet器件包括：沿第一方向設置的兩個溝槽mosfet區，且兩個所述溝槽mosfet區之間包括結控續流二極管區；沿第三方向依次堆疊的漏極、n型襯底、第一n型外延層、p型外延層和第二n型外延層：其中，在所述溝槽mosfet區處，所述p型外延層包括沿第二方向設置的至少一個n型電流通道；位于所述第二n型外延層上的p型阱區；位于所述p型阱區上的源極接觸區，所述源極接觸區包括源極n+區和源極p+區；貫穿所述源極接觸區和所述p型阱區、且深入所述第二n型外延層的溝槽柵電極；位于所述溝槽柵電極的底部第二p型掩蔽層；連接所述第二p型掩蔽層與所述p型外延層的第一p型接地柱；及覆蓋所述溝槽柵電極的頂部的層間介質層；所述第一方向和所述第二方向在參考平面相交，且所述第三方向與所述參考平面相交；在所述結控續流二極管區處包括位于所述第二n型外延層內且與所述p型外延層連通的第一p型掩蔽層，所述第一p型掩蔽層與所述p型阱區連通；以及，位于所述源極接觸區背離所述n型襯底一側的源極。
22、由上述內容可知，本申請提供的技術方案，通過p型外延層、第一p型掩蔽層和第二p型掩蔽層共同對溝槽柵電極處的電場進行屏蔽，并且通過第一p型接地柱、及第一p型掩蔽層與p型阱區連通的設計，使得p型外延層、第一p型掩蔽層和第二p型掩蔽層接地，在反向耐壓時能夠得到更好的電場屏蔽效果，且在開關過程中能夠避免p型外延層、第一p型掩蔽層和第二p型掩蔽層因浮空而產生電壓跳變，從而避免器件開關特性退化。并且，在兩個溝槽mosfet區之間引出一個結控續流二極管區，集成的結控續流二極管的導通壓降會低于器件的體二極管，從而會屏蔽體二極管的導通；并且該結控續流二極管為單極性器件，不存在少子存儲效應，并且反向恢復時間較短，能夠降低器件的開關損耗，從而提高了溝槽型mosfet器件的性能。
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1.一種集成結控二極管的溝槽型MOSFET器件，其特征在于，溝槽型MOSFET器件包括：沿第一方向設置的兩個溝槽MOSFET區，且兩個所述溝槽MOSFET區之間包括結控續流二極管區；
2.根據權利要求1所述的集成結控二極管的溝槽型MOSFET器件，其特征在于，在所述溝槽MOSFET區處，所述源極N+區和源極P+區沿所述第一方向設置，且所述源極P+區位于靠近所述第一P型掩蔽層一側，所述溝槽柵電極貫穿所述源極N+區和所述P型阱區、且深入所述第二N型外延層。
3.根據權利要求2所述的集成結控二極管的寬溝槽型MOSFET器件，其特征在于，在所述結控續流二極管區處，所述第一P型掩蔽層沿第二方向延伸設置；
4.根據權利要求3所述的集成結控二極管的寬溝槽型MOSFET器件，其特征在于，在所述第一方向上，所述第一P型掩蔽層兩側的所述第二P型接地柱，以所述第一P型掩蔽層為軸呈對稱設置或非對稱設置。
5.根據權利要求3所述的集成結控二極管的寬溝槽型MOSFET器件，其特征在于，所述源極P+區還延伸至所述結控續流二極管區，所述源極P+區與所述第一P型掩蔽
6.根據權利要求3所述的集成結控二極管的溝槽型MOSFET器件，其特征在于，在所述源極指向所述漏極的方向上，所述第一P型掩蔽層在所述第一方向上的寬度呈縮小趨勢。
7.根據權利要求1所述的集成結控二極管的溝槽型MOSFET器件，其特征在于，在所述溝槽MOSFET區處，所述源極N+區包括多個沿所述第一方向上延伸的多個子源極N+區，且所述源極P+區包括多個沿所述第一方向上延伸的多個子源極P+區，所述子源極N+區和所述子源極P+區在所述第二方向上交替設置；
8.根據權利要求7所述的集成結控二極管的溝槽型MOSFET器件，其特征在于，在所述結控續流二極管區處，所述第一P型掩蔽層包括沿所述第二方向間隔設置的多個子P型掩蔽層；
9.根據權利要求7所述的集成結控二極管的溝槽型MOSFET器件，其特征在于，在所述第三方向上，所述子P型掩蔽層與所述子源極P+區具有交疊區域。
10.一種電子設備，其特征在于，所述電子設備包括權利要求1-9任意一項所述的集成結控二極管的溝槽型MOSFET器件。
...【技術特征摘要】
1.一種集成結控二極管的溝槽型mosfet器件，其特征在于，溝槽型mosfet器件包括：沿第一方向設置的兩個溝槽mosfet區，且兩個所述溝槽mosfet區之間包括結控續流二極管區；
2.根據權利要求1所述的集成結控二極管的溝槽型mosfet器件，其特征在于，在所述溝槽mosfet區處，所述源極n+區和源極p+區沿所述第一方向設置，且所述源極p+區位于靠近所述第一p型掩蔽層一側，所述溝槽柵電極貫穿所述源極n+區和所述p型阱區、且深入所述第二n型外延層。
3.根據權利要求2所述的集成結控二極管的寬溝槽型mosfet器件，其特征在于，在所述結控續流二極管區處，所述第一p型掩蔽層沿第二方向延伸設置；
4.根據權利要求3所述的集成結控二極管的寬溝槽型mosfet器件，其特征在于，在所述第一方向上，所述第一p型掩蔽層兩側的所述第二p型接地柱，以所述第一p型掩蔽層為軸呈對稱設置或非對稱設置。
5.根據權利要求3所述的集成結控二極管的寬溝槽型mosfet器件，其特征在于，所述源極p+區還延伸至所述結控續流二極管區，所述源極p+區與所述第一p型掩蔽層之間在所述第三方向上具有交疊區域，且...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳偉，郭飛，王寬，成志杰，吳陽陽，袁俊，
申請(專利權)人：湖北九峰山實驗室，
類型：發明
國別省市：
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