【技术实现步骤摘要】
一种具有源极场板的高可靠性平面型分裂栅SiC MOSFET器件及其制备方法
[0001]本专利技术属于半导体
,具体涉及一种具有源极场板的高可靠性平面型分裂栅SiC MOSFET器件及其制备方法。
技术介绍
[0002]SiC在禁带宽度、击穿电压、电子饱和漂移速度以及电子迁移率等方面具有显著性能优势,其中SiC MOSFET是目前发展最迅速的功率半导体器件之一,由于其优良的导电和开关特性,在中压和高压电力电子应用中正迅速取代硅IGBT。商用SiC MOSFET的发展趋势继续以提高功率密度和开关频率为目标。为了进一步提高开关频率和开关损耗,需要更小的反向传输电容和栅漏电荷,因为开关速度由栅极电容的充电和放电速度决定。
[0003]传统平面栅SiC MOSFET结构如图1所示,元胞中的栅极(7)为一个整体。当SiC MOSFET正向关断时,栅极附近电荷均匀分布,因此不会产生集中电场。但由于器件的JFET区域被栅极完全覆盖,导致栅漏之间会产生大量电荷,增大了器件的电容,特别是反向传输电容。为了解决上述问题,可以采用平面型分裂栅结构的SiC MOSFET,如图2所示。平面型分裂栅结构的SiC MOSFET正向关断时,电荷被吸引到两端负偏的栅极,电场集中在栅极底部终端,产生很高的集中电场。器件JFET区域上方的栅极面积大幅减小,栅漏之间电荷减小,器件的开关频率提高,开关损耗减小。同时由于栅极面积减小,正向导通时的积累区电阻会有所上升,并且栅极底部的强电场会导致器件的阻断电压下降,栅氧可靠性大大降低。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有源极场板的高可靠性平面型分裂栅SiC MOSFET器件,其特征在于,所述SiC MOSFET器件的元胞结构包括:漏极金属(1)、N+衬底(2)、N
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漂移区(3),其特征在于,所述N
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漂移区(3)的顶部设有电流扩散层(4);所述N
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漂移区(3)顶部设有P
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base区(5),P
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base区(5)内还设有N+区(6)和P+区(7),N+区(6)以及P+区(7)与源极金属(12)相连;所述栅极结构包括多晶硅栅极(8)与栅极氧化物(9)、隔离填充层(10)、绝缘层(11),所述栅极氧化物(9)位于所述多晶硅栅极(8)与源极金属(12)、P
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base区(5)、N+区(6)、P+区(7)和电流扩散层(4)之间;所述电流扩散层(4)通过栅极氧化物(9)与源极金属(12)相连。2.根据权利要求1所述的一种具有源极场板的高可靠性平面型分裂栅SiC MOSFET器件,其特征在于,所述N
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漂移区(3)顶部两侧对称设有对称的P
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base区(5),所述P
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base区(5)包括两个相互对称设有的N+区(6)和P+区(7)。3.根据权利要求1或2中任意一项所述的一种具有源极场板的高可靠性平面型分裂栅SiC MOSFET器件,其特征在于,所述N
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漂移区(3)上方具有栅极氧化物(9)与两个对称设置的多晶硅栅极(8)、隔离填充层(10)和绝缘层(11),所述隔离填充层(10)的中间由源极金属(12)填充。4.根据权利要求3所述的一种具有源极场板的高可靠性平面型分裂栅SiC MOSFET器件,其特征在于,所述隔离填充层(10)为二氧化硅或氮化硅等致密的电气隔离层,隔离填充层(10)单独形成,具有良好的致密性和绝缘性,保证源极金属场板(12)绝缘的可靠性。5.根据权利要求3所述的一种具有源极场...
【专利技术属性】
技术研发人员:王俊,张锦奕,俞恒裕,梁世维,邓高强,刘航志,
申请(专利权)人:湖南大学,
类型:发明
国别省市:
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