提高通流能力的碳化硅MOSFET器件制造技术

技术编号:43903416 阅读:2 留言:0更新日期:2025-01-03 13:14
提高通流能力的碳化硅MOSFET器件。涉及半导体技术领域。包括:碳化硅衬底;碳化硅漂移层,设置在所述碳化硅衬底上,其顶部设从下而上依次设置的N+区和JFET区;PW区,位于JFET区内,从所述碳化硅漂移层的顶面向下延伸,与所述N+区连接;NP区,位于所述PW区内,从所述PW区的顶面向下延伸,与所述N+区设有间距;PP区,从所述PW区的顶面向下延伸,位于所述NP区的中部,与所述N+区设有间距;栅氧层,位于所述JFET区的顶面;欧姆金属层,位于所述栅氧层内,底部与所述NP区和PP区连接;Poly层,位于所述栅氧层的顶面;本技术降低器件电阻,提高了通流能力,降低了器件发生双极退化的可能性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体,尤其涉及提高通流能力的碳化硅mosfet器件。


技术介绍

1、碳化硅相比于硅,材料的禁带宽度、临界击穿场强和热导率等性能均更具优势,这导致原来应用于高压大功率领域的si基igbt器件,可以使用碳化硅mosfet器件进行替代,在实现严苛应用需求的同时,mosfet这种单极性器件由于具备更优异的开关特性,也使得应用系统的损耗、成本、尺寸和重量更小。尤其是现在随着新能源汽车、清洁能源等领域的快速发展,碳化硅mosfet器件已成为其首选。

2、碳化硅mosfet器件由于自身携带的体二极管,在使用过程中可不额外并联续流二极管来实现保护,减少器件用量,并且碳化硅mosfet体二极管的p区与形成沟道的n区由于欧姆接触,理论上实现了短接,从而提高了器件的反向耐压能力。但是体二极管在具备优点的同时同样具有缺点,由于碳化硅外延层具有bpd等材料晶格缺陷,在碳化硅mosfet续流过程中,体二极管的p区空穴会容易进入到外延层中,这将容易引起外延层中的电子与空穴发生复合导致材料晶格缺陷进一步蔓延,发生双极退化现象,出现较大的缺陷区,引起器件的性能退化。


技术实现思路

1、本技术针对以上问题,提供了一种提高器件的通流能力,且同时减小了器件在续流过程中发生双极退化的风险的提高通流能力的碳化硅mosfet器件。

2、本技术的技术方案是:

3、提高通流能力的碳化硅mosfet器件,包括:

4、碳化硅衬底;

5、碳化硅漂移层,设置在所述碳化硅衬底上,其顶部设从下而上依次设置的n+区和jfet区;

6、pw区,位于jfet区内,从所述碳化硅漂移层的顶面向下延伸,与所述n+区连接;

7、np区,位于所述pw区内,从所述pw区的顶面向下延伸,与所述n+区设有间距;

8、pp区,从所述pw区的顶面向下延伸,位于所述np区的中部,与所述n+区设有间距;

9、栅氧层,位于所述jfet区的顶面;

10、欧姆金属层,位于所述栅氧层内,底部与所述np区和pp区连接;

11、poly层,位于所述栅氧层的顶面;

12、隔离介质层,设置在所述poly层的顶面,并从侧部向下延伸,与所述np区连接;

13、正面电极金属,覆盖在所述隔离介质层和欧姆金属层的顶面。

14、具体的,所述碳化硅衬底和碳化硅漂移层导电类型均为n型。

15、具体的,所述n+区的浓度范围为8e16-5e17cm-2。

16、具体的,所述碳化硅漂移层的浓度范围为8e15-2e16cm-2。

17、具体的,所述pw区的浓度范围为1e17-1e18cm-2。

18、具体的,所述jfet区的浓度范围为5e16-1e17cm-2。

19、具体的,所述n+区的宽度为碳化硅漂移层宽度的5%-8%。

20、本技术有益效果:

21、1、降低器件电阻,提高器件通流能力:

22、在碳化硅器件的电阻分布中,漂移层电阻占比较大,大幅影响着器件的通流能力。本技术结构通过在芯片源区离子注入形成一层浓度较高的n+区,降低了碳化硅漂移层电阻,使整个芯片电阻降低,提高了通流能力。根据仿真验证,此结构相较于常规的平面栅碳化硅mosfet器件,通流能力可提高10%-14%。

23、2、减小器件发生双极退化的风险:

24、碳化硅mosfet由于自身携带的体二极管,在续流过程中体二极管的p区空穴会进入到漂移层中,引起p区空穴和漂移层电子相互发生复合现象,导致漂移层中的晶格缺陷蔓延,带来的后果就是器件性能发生退化,最明显的就是导通电阻提高,通流能力下降。本技术结构形成的n+区,由于处于p区下方且浓度较高,因此在续流过程中可以更好的截止p区空穴,防止其进入到漂移层中,降低了器件发生双极退化的可能性。

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【技术保护点】

1.提高通流能力的碳化硅MOSFET器件,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的提高通流能力的碳化硅MOSFET器件,其特征在于,所述碳化硅衬底(1)和碳化硅漂移层(2)导电类型均为N型。

3.根据权利要求1所述的提高通流能力的碳化硅MOSFET器件,其特征在于,所述N+区(3)的浓度范围为8E16-5E17cm-2。

4.根据权利要求1所述的提高通流能力的碳化硅MOSFET器件,其特征在于,所述碳化硅漂移层(2)的浓度范围为8E15-2E16cm-2。

5.根据权利要求1所述的提高通流能力的碳化硅MOSFET器件,其特征在于,所述PW区(4)的浓度范围为1E17-1E18cm-2。

6.根据权利要求1所述的提高通流能力的碳化硅MOSFET器件,其特征在于,所述JFET区(7)的浓度范围为5E16-1E17cm-2。

7.根据权利要求1所述的提高通流能力的碳化硅MOSFET器件,其特征在于,所述N+区(3)的宽度为碳化硅漂移层(2)宽度的5%-8%。

【技术特征摘要】

1.提高通流能力的碳化硅mosfet器件,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的提高通流能力的碳化硅mosfet器件,其特征在于,所述碳化硅衬底(1)和碳化硅漂移层(2)导电类型均为n型。

3.根据权利要求1所述的提高通流能力的碳化硅mosfet器件,其特征在于,所述n+区(3)的浓度范围为8e16-5e17cm-2。

4.根据权利要求1所述的提高通流能力的碳化硅mosfet器件,其特征在于,所述碳化硅漂移层(2)的浓度范围...

【专利技术属性】
技术研发人员:王正杨程裘俊庆王毅
申请(专利权)人:扬州扬杰电子科技股份有限公司
类型:新型
国别省市:

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