System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种集成异质结沟槽栅场效应晶体管制造技术_技高网

一种集成异质结沟槽栅场效应晶体管制造技术

技术编号:42787885 阅读:20 留言:0更新日期:2024-09-21 00:45
本发明专利技术涉及半导体技术领域,特别是涉及一种集成异质结沟槽栅场效应晶体管,包括自下而上依次层叠设置的n型硅衬底、第一导电类型场截至层和第一导电类型半导体漂移区,导电模块包括由外至内依次设置的第二导电类型电场屏蔽区a、第二导电类型半导体深阱区、第二导电类型电场屏蔽区b和部分的第二类导电材料。本申请在传统沟槽栅MOSFET器件结构的基础上,设置了六边形的沟槽,使器件沟道面积增大从而增大电流密度减小导通电阻,同时“缺口”型结构的设置及P型屏蔽层延缓了栅极的电场强度,提升了器件的可靠性,设置集成了异质结二极管,改善体二极管,显著降低器件的反向恢复电荷和反向开启电压,改善了开关特性,从而降低了总的开关损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体,特别是涉及一种集成异质结沟槽栅场效应晶体管


技术介绍

1、沟槽栅场效应晶体管(mosfet)具有电压控制、更低的导通电阻、低栅漏电荷密度、驱动功率低、低开关损耗和高输入阻抗等优点,且封装密度高,是功率器件中典型的核心器件。沟槽栅场效应晶体管因有着在降低导通电阻的基础上,能够减小器件的开关损耗,同时又可以提高其承受反向击穿电压的能力,从而提高器件的可靠性而引起了研究者们的普遍重视。

2、随着沟槽栅场效应晶体管的飞速发展,其低导通电阻、低驱动功率、低导通压降和低开关损耗等优点,使得沟槽栅场效应晶体管越来越受到推崇和关注。虽然基于沟槽栅和p型屏蔽层的应用,电流密度得到增大,耐压得到提升,但如果使用了p型屏蔽层,电流的密度就会相对减小而耐压增大,且器件关断时漂移区中存储的大量非平衡载流子,导致mosfet器件有着较长的关断拖尾现象,增加了器件的开关损耗,限制了mosfet的开关频率和应用范围。mosfet器件在耐压和导通电阻之间的折衷关系进一步限制了mosfet的发展。同时随mosfet应用范围的不断扩展,诸多新的应用对mosfet器件单元面积、工作效率以及可靠性等提出了更高的要求。因此针对mosfet关断速度慢,电流密度小,导通电阻大等问题的研究意义重大。


技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足,本专利技术提供的一种集成异质结沟槽栅场效应晶体管(mosfet)解决了常规沟槽栅场效应晶体管结构存在较大关断损耗的问题以及电流密度小和耐压的问题。

2、本专利技术的技术方案是这样实现的:

3、一种集成异质结沟槽栅场效应晶体管,包括自下而上依次层叠设置的n型硅衬底、第一导电类型场截至层和第一导电类型半导体漂移区,所述第一导电类型半导体漂移区上设有多个依次排列的导电模块,且相邻两个导电模块对称设置,所述导电模块包括由外至内依次设置的第二导电类型电场屏蔽区a、第二导电类型半导体深阱区、第二导电类型电场屏蔽区b和部分的第二类导电材料;

4、其中,所述第二导电类型半导体深阱区上表面设有第二导电类型空穴注入区和第一导电类型电子发射区,在所述第二导电类型半导体深阱区与第二导电类型电场屏蔽区b之间镶嵌有第一导电类型沟槽多晶硅区,在第二类导电材料的顶部两侧的凹槽中设有第一导电类型半导体区,且第二导电类型电场屏蔽区a、第二导电类型空穴注入区、第一导电类型电子发射区、第一导电类型沟槽多晶硅区、第二导电类型电场屏蔽区b第一导电类型半导体区和第二类导电材料的上表面均位于同一水平面上;

5、其中,所述第一导电类型沟槽多晶硅区的部分嵌入并与第二导电类型电场屏蔽区b直接接触。

6、上述方案的有益效果是:在传统沟槽栅mosfet器件结构的基础上,设置了六边形的沟槽,使器件沟道面积增大从而增大电流密度减小导通电阻,同时“缺口”型结构的设置及p型屏蔽层延缓了栅极的电场强度,提升了器件的可靠性,设置集成了异质结二极管,改善体二极管,显著降低器件的反向恢复电荷和反向开启电压,改善了开关特性,从而降低了总的开关损耗。

7、可选地,所述第一导电类型沟槽多晶硅区上表面设有第一电极,所述第一导电类型沟槽多晶硅区的外侧壁上设有第一类绝缘材料栅氧层,所述第一导电类型沟槽多晶硅区与第一类绝缘材料栅氧层和第一电极直接接触,且所述第一导电类型沟槽多晶硅区结构为六边形,且底部为缺口型结构,即底部有“缺口”型的结构,第一类绝缘材料栅氧层将第一导电类型沟槽多晶硅区和其他导电区隔离。

8、上述方案的有益效果是:通过上述技术方案,可以使得沟槽栅下方的电场分散,降低栅极底部击穿的风险,其中“缺口”型的沟槽可以使得电场集中在该处并被贯穿其结构的电场屏蔽层吸收,使栅极电场进一步降低,提高器件的可靠性,另一方面,六边形的沟槽使得沟道密度增加,电流密度增大,降低导通电阻。

9、可选地,所述第二导电类型电场屏蔽区a、第二导电类型半导体深阱区和第一导电类型电子发射区上表面设有一个第二电极c,且第二电极c与其直接接触,所述第二导电类型电场屏蔽区b、第一导电类型半导体区和第二类导电材料上设有第二电极d。

10、上述方案的有益效果是:通过上述技术方案,使器件源极部分区域的第一导电和第二导电类型的区域形成短路,有效防止寄生晶体管的导通,同时所述第二电极c与第二类导电材料区域直接接触形成特殊二极管的阴极,加快器件反向恢复速度,提升器件体二极管的性能。

11、可选地,所述第二导电类型电场屏蔽区b与第二导电类型空穴注入区、第二导电类型半导体深阱区、第一导电类型半导体区、第二类导电材料和第一导电类型半导体漂移区直接接触,所述第二导电类型电场屏蔽区b与第一导电类型沟槽多晶硅区部分接触。

12、上述方案的有益效果是:通过上述技术方案,可以延缓电场,屏蔽沟槽多晶硅栅底部附近的电场,减小未覆盖屏蔽层电流路径的电场,防止沟槽栅的击穿,提高器件栅极的可靠性,同时为器件原胞的反向耐压提供更好的保障,通过调整该区域浓度来调节器件的击穿电压。

13、可选地,所述第二类导电材料与第一导电类型半导体区、第二导电类型电场屏蔽区a、第二导电类型电场屏蔽区b和第一导电类型半导体漂移区直接接触,所述第二类导电材料为第二导电类型的特殊材料,与碳化硅不同。

14、上述方案的有益效果是:通过上述技术方案,使器件集成了一种异质结二极管,由于其材料及结构带来的影响,在反向恢复的时候漂移区内多余的载流子将从该异质结加快流出,使得该异质结二极管比普通的体二极管速度更快,压降更小,开关损耗也就越小。

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【技术保护点】

1.一种集成异质结沟槽栅场效应晶体管,其特征在于,包括自下而上依次层叠设置的n型硅衬底(10)、第一导电类型场截至层(9)和第一导电类型半导体漂移区(8),所述第一导电类型半导体漂移区(8)上设有多个依次排列的导电模块,且相邻两个导电模块对称设置,所述导电模块包括由外至内依次设置的第二导电类型电场屏蔽区a(71)、第二导电类型半导体深阱区(5)、第二导电类型电场屏蔽区b(72)和部分的第二类导电材料(6);

2.根据权利要求1所述的一种集成异质结沟槽栅场效应晶体管,其特征在于,所述第一导电类型沟槽多晶硅区(1)上表面设有第一电极(101),所述第一导电类型沟槽多晶硅区(1)的外侧壁上设有第一类绝缘材料栅氧层(11),所述第一导电类型沟槽多晶硅区(1)与第一类绝缘材料栅氧层(11)和第一电极(101)直接接触,且所述第一导电类型沟槽多晶硅区(1)结构为六边形,且底部为缺口型结构。

3.根据权利要求1所述的一种集成异质结沟槽栅场效应晶体管,其特征在于,所述第二导电类型电场屏蔽区a(71)、第二导电类型半导体深阱区(5)和第一导电类型电子发射区(2)上表面设有一个第二电极c(1021),所述第二导电类型电场屏蔽区b(72)、第一导电类型半导体区(4)和第二类导电材料(6)上设有第二电极d(1022)。

4.根据权利要求1所述的一种集成异质结沟槽栅场效应晶体管,其特征在于,所述第二导电类型电场屏蔽区b(72)与第二导电类型半导体深阱区(5)、第一导电类型半导体区(4)、第二类导电材料(6)和第一导电类型半导体漂移区(8)直接接触,所述第二导电类型电场屏蔽区b(72)与第一导电类型沟槽多晶硅区(1)部分接触。

5.根据权利要求1所述的一种集成异质结沟槽栅场效应晶体管,其特征在于,所述第二类导电材料(6)与第一导电类型半导体区(4)、第二导电类型电场屏蔽区a(71)、第二导电类型电场屏蔽区b(72)和第一导电类型半导体漂移区(8)直接接触。

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【技术特征摘要】

1.一种集成异质结沟槽栅场效应晶体管,其特征在于,包括自下而上依次层叠设置的n型硅衬底(10)、第一导电类型场截至层(9)和第一导电类型半导体漂移区(8),所述第一导电类型半导体漂移区(8)上设有多个依次排列的导电模块,且相邻两个导电模块对称设置,所述导电模块包括由外至内依次设置的第二导电类型电场屏蔽区a(71)、第二导电类型半导体深阱区(5)、第二导电类型电场屏蔽区b(72)和部分的第二类导电材料(6);

2.根据权利要求1所述的一种集成异质结沟槽栅场效应晶体管,其特征在于,所述第一导电类型沟槽多晶硅区(1)上表面设有第一电极(101),所述第一导电类型沟槽多晶硅区(1)的外侧壁上设有第一类绝缘材料栅氧层(11),所述第一导电类型沟槽多晶硅区(1)与第一类绝缘材料栅氧层(11)和第一电极(101)直接接触,且所述第一导电类型沟槽多晶硅区(1)结构为六边形,且底部为缺口型结构。

3.根据权利要求1所述的一种集成异质结...

【专利技术属性】
技术研发人员:汪志刚黄孝兵熊琴余建祖张卓钟驰宇
申请(专利权)人:强华时代成都科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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