本发明专利技术公开了一种功率器件及制备方法、功率模块、功率转换电路和车辆。该功率器件包括：碳化硅衬底；第一碳化硅外延层，其中，第一碳化硅外延层位于碳化硅衬底的一侧；迁移率增强半导体层，迁移率增强半导体层位于第一碳化硅外延层远离碳化硅衬底的一侧，其中，在同一预设温度下，迁移率增强半导体层的迁移率大于碳化硅的迁移率；第二碳化硅外延层，第二碳化硅外延层位于迁移率增强半导体层远离第一碳化硅外延层的一侧；其中，第二碳化硅外延层远离迁移率增强半导体层的表面设置体区和有源区；平面栅结构，平面栅结构位于第二碳化硅外延层远离迁移率增强半导体层的表面。本发明专利技术实施例提供的技术方案降低了功率器件的导通电阻。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，尤其涉及一种功率器件及制备方法、功率模块、功率转换电路和车辆。
技术介绍
1、平面型碳化硅金属-氧化物场效应晶体管(sic mosfet)功率器件凭借其禁带宽度大、临界击穿电场高、可以耐高温等卓越特性，在电子设备领域的应用越来越广泛。
2、但是，平面型碳化硅金属-氧化物场效应晶体管功率器件的导通电阻比较大。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种功率器件及制备方法、功率模块、功率转换电路和车辆，以降低功率器件的导通电阻。
2、根据本专利技术的一方面，提供了一种功率器件，包括：
3、碳化硅衬底；
4、第一碳化硅外延层，其中，所述第一碳化硅外延层位于所述碳化硅衬底的一侧；
5、迁移率增强半导体层，所述迁移率增强半导体层位于所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的一侧，其中，在同一预设温度下，所述迁移率增强半导体层的迁移率大于碳化硅的迁移率；
6、第二碳化硅外延层，所述第二碳化硅外延层位于所述迁移率增强半导体层远离所述第一碳化硅外延层的一侧；其中，所述第二碳化硅外延层远离所述迁移率增强半导体层的表面设置体区和有源区；
7、平面栅结构，所述平面栅结构位于所述第二碳化硅外延层远离所述迁移率增强半导体层的表面；
8、源极，所述源极位于所述第二碳化硅外延层远离所述迁移率增强半导体层的表面；
9、漏极，所述漏极位于所述碳化硅衬底远离所述第一碳化硅外延层的一侧。
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p>10、可选地，所述迁移率增强半导体层包括半导体外延石墨烯缓冲层；11、所述半导体外延石墨烯缓冲层和所述第一碳化硅外延层之间是通过共价键有序键合连接。
12、可选地，所述半导体外延石墨烯缓冲层的厚度大于或等于0.2nm，且小于或等于0.3nm。
13、可选地，在同一预设温度下，所述半导体外延石墨烯缓冲层的迁移率大于硅的迁移率。
14、可选地，还包括保护层，所述保护层位于所述迁移率增强半导体层远离所述第一碳化硅外延层的一侧。
15、可选地，所述保护层包括金保护层或者三氧化二铝保护层。
16、根据本专利技术的另一方面，提供了一种功率器件的制备方法，包括：
17、提供碳化硅衬底；
18、在所述碳化硅衬底的一侧形成第一碳化硅外延层；
19、在所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的一侧形成迁移率增强半导体层，其中，在同一预设温度下，所述迁移率增强半导体层的迁移率大于碳化硅的迁移率；
20、在所述迁移率增强半导体层远离所述第一碳化硅外延层的一侧形成第二碳化硅外延层，其中，所述第二碳化硅外延层远离所述迁移率增强半导体层的表面设置体区和有源区；
21、在所述第二碳化硅外延层远离所述迁移率增强半导体层的一侧形成平面栅结构；
22、在所述第二碳化硅外延层远离所述迁移率增强半导体层的一侧形成源极；
23、在所述碳化硅衬底远离所述第一碳化硅外延层的一侧形成漏极。
24、可选地，在所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的一侧形成迁移率增强半导体层包括：
25、对所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的一侧加热至预设温度，使得所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的表面的硅蒸发，从而在所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的表面形成半导体外延石墨烯缓冲层，其中，所述半导体外延石墨烯缓冲层作为所述迁移率增强半导体层，所述半导体外延石墨烯缓冲层和所述第一碳化硅外延层之间是通过共价键有序键合连接。
26、可选地，对所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的一侧加热至预设温度，使得所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的表面的硅蒸发，从而在所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的表面形成半导体外延石墨烯缓冲层包括：
27、将碳化硅半导体层和所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的表面相对设置；
28、对所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的一侧以及所述碳化硅半导体层加热至预设温度，以使所述碳化硅半导体层的碳面和所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的表面在预设温度下提供碳面和硅面之间建立的准平衡条件；其中，所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的表面为硅面；
29、所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的表面的硅蒸发，从而在所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的表面形成厚度大于或等于0.2nm，且小于或等于0.3nm的半导体外延石墨烯缓冲层。
30、可选地，在所述迁移率增强半导体层远离所述第一碳化硅外延层的一侧形成第二碳化硅外延层之前还包括：
31、通过原子层沉积工艺在所述迁移率增强半导体层远离所述第一碳化硅外延层的一侧形成保护层。
32、根据本专利技术的另一方面，提供了一种功率模块，包括基板与至少一个如本专利技术任一实施例所述的功率器件，所述基板用于承载所述功率器件。
33、根据本专利技术的另一方面，提供了一种功率转换电路，所述功率转换电路用于电流转换、电压转换、功率因数校正中的一个或多个；
34、所述功率转换电路包括电路板以及至少一个如本专利技术任一实施例的功率器件，所述功率器件与所述电路板电连接。
35、根据本专利技术的另一方面，提供了一种车辆，包括负载以及如本专利技术任一实施例的功率转换电路，所述功率转换电路用于将交流电和/或直流电进行转换为交流电和/或直流电后，输入到所述负载。
36、本专利技术实施例提供的技术方案，在平面型碳化硅金属-氧化物场效应晶体管功率器件的第一碳化硅外延层和第二碳化硅外延层之间设置了迁移率大于碳化硅迁移率的迁移率增强半导体层，迁移率增强半导体层位于平面栅结构之下的导通通道，显著增加了功率器件内的沟道载流子迁移率，从而降低了功率器件的导通电阻，提高了导通电流和功率密度，降低了功率损耗，增强了散热性能和器件可靠性；功率器件中载流子具有更快的迁移速率，使得功率器件具有更快的相应速度。
37、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种功率器件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于，所述迁移率增强半导体层包括半导体外延石墨烯缓冲层；
3.根据权利要求2所述的功率器件，其特征在于，所述半导体外延石墨烯缓冲层的厚度大于或等于0.2nm，且小于或等于0.3nm。
4.根据权利要求2或3所述的功率器件，其特征在于，在同一预设温度下，所述半导体外延石墨烯缓冲层的迁移率大于硅的迁移率。
5.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于，还包括保护层，所述保护层位于所述迁移率增强半导体层远离所述第一碳化硅外延层的一侧。
6.根据权利要求5所述的功率器件，其特征在于，所述保护层包括金保护层或者三氧化二铝保护层。
7.一种功率器件的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的功率器件的制备方法，其特征在于，在所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的一侧形成迁移率增强半导体层包括：
9.根据权利要求8所述的功率器件的制备方法，其特征在于，对所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的一侧加热至预设温度，使得所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的表面的硅蒸发，从而在所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的表面形成半导体外延石墨烯缓冲层包括：
10.根据权利要求7所述的功率器件的制备方法，其特征在于，在所述迁移率增强半导体层远离所述第一碳化硅外延层的一侧形成第二碳化硅外延层之前还包括：
11.一种功率模块，其特征在于，包括基板与至少一个如权利要求1-6任一项所述的功率器件，所述基板用于承载所述功率器件。
12.一种功率转换电路，其特征在于，所述功率转换电路用于电流转换、电压转换、功率因数校正中的一个或多个；
13.一种车辆，其特征在于，包括负载以及如权利要求12所述的功率转换电路，所述功率转换电路用于将交流电和/或直流电进行转换为交流电和/或直流电后，输入到所述负载。
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【技术特征摘要】
1.一种功率器件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于，所述迁移率增强半导体层包括半导体外延石墨烯缓冲层；
3.根据权利要求2所述的功率器件，其特征在于，所述半导体外延石墨烯缓冲层的厚度大于或等于0.2nm，且小于或等于0.3nm。
4.根据权利要求2或3所述的功率器件，其特征在于，在同一预设温度下，所述半导体外延石墨烯缓冲层的迁移率大于硅的迁移率。
5.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于，还包括保护层，所述保护层位于所述迁移率增强半导体层远离所述第一碳化硅外延层的一侧。
6.根据权利要求5所述的功率器件，其特征在于，所述保护层包括金保护层或者三氧化二铝保护层。
7.一种功率器件的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的功率器件的制备方法，其特征在于，在所述第一碳化硅外延层远离所述碳化硅衬底的一侧形成迁移率增强半导体层包...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘红超，孟大宇，
申请(专利权)人：长飞先进半导体武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：
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