降低导通损耗SiC器件制造技术

技术编号:44852348 阅读:1 留言:0更新日期:2025-04-01 19:46
降低导通损耗SiC器件,涉及半导体技术领域。隔离介质层覆盖在门极Poly层的顶面,并向下延伸与N+区连接;碳化硅Drift层顶面的中部设有源级Poly层,源级Poly层的侧部设有与之间隔设置并与隔离介质层连接的欧姆接触合金层;源级Poly层和欧姆接触合金层之间设有向上延伸的氧化物介质层。欧姆接触合金层底部与碳化硅Drift层中的N+区和P+区接触,将P‑base区、N+区和P+区同电位,提高器件耐压能力。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体,尤其涉及降低导通损耗sic器件。


技术介绍

1、碳化硅(sic)材料较高的热导率决定了其高电流密度的特性,较高的禁带宽度又决定了sic器件的高击穿场强和高工作温度,未来sic功率器件将成为高压、高频及高效率应用场合需求的首选。尤其在sic mosfet的开发与应用方面,与相同功率等级的si mosfet和si igbt相比,sic mosfet导通电阻、开关损耗大幅降低,工作频率更高,其高温工作特性也大大提高了高温稳定性。

2、sic mosfet的体二极管特性导致器件存在双极退化效应,增大了器件的应用风险。目前业界的sicmosfet通常采用在器件中集成肖特基二极管(sbd)方式来抑制寄生pn结体二极管的开启,以避免双极退化效应的发生。除采用金属在sic mosfet上集成sbd的方式之外,采用其他异质结在sicmosfet中形成二极管也是可行方式之一。异质结由于可根据能带间隙、介电系数、电子亲合能、导电类型等电学参数,在材料上有更大的选择空间,因此逐渐受到重视。

3、现有专利文献中,如2023年06月30日申请公布的“一种集成hjd的sic vdmosfet器件及其制备方法”,申请号为202310312836.4;包括:金属化漏极、n+衬底层、n-外延层、p-基区、p+注入区、n+注入区、n-掺杂区、p+多晶硅区、栅介质层、n+多晶硅栅极和金属化源极。其中,p-基区、p+注入区和n-掺杂区的深度相同,源极与p+注入区、n+注入区和p+多晶硅区之间的接触界面为欧姆接触,p+多晶硅区与n-掺杂区的界面为异质结接触。虽然该案在器件内集成了异质结二极管结构,提高元胞面积的利用率,减小了栅电容、开启时间和器件的开关损耗,但实际使用过程中,发生器件的源极与n+注入区的接触电阻增大,从而增加器件的导通损耗,影响了器件整体性能;同时反向耐压性能也会降低,从而影响器件的长期使用可靠性。


技术实现思路

1、本技术设计了一种在器件续流过程中异质结二极管先行开启,避免sicmosfet发生双极退化效应,同时续流损耗小的降低导通损耗sic器件。

2、本技术的技术方案是:

3、降低导通损耗sic器件,包括从下而上依次设置的:

4、碳化硅sub层;

5、碳化硅drift层,顶面设有向下延伸的p-base区;所述p-base区的顶面设有向下延伸的n+区和p+区;所述n+区与p+区连接;所述n+区的底面和p+区的底面分别与p-base区的底面设有间距;

6、栅氧化层,设置在所述碳化硅drift层的顶面,从器件边缘向中心方向延伸,并分别与所述p-base区和n+区连接;

7、门极poly层,设置在所述栅氧化层的顶面;

8、隔离介质层,覆盖在所述门极poly层的顶面,并向下延伸与所述n+区连接;所述碳化硅drift层顶面的中部设有源级poly层,所述源级poly层的侧部设有与之间隔设置并与隔离介质层连接的欧姆接触合金层;所述源级poly层和欧姆接触合金层之间设有向上延伸的氧化物介质层;

9、正面电极金属层,覆盖在所述隔离介质层、欧姆接触合金层、氧化物介质层和源级poly层上。

10、具体的,所述源级poly层底部与碳化硅drift层接触,形成器件的异质结体二极管。

11、具体的,所述欧姆接触合金层底部与碳化硅drift层中的n+区和p+区接触,将p-base区、n+区和p+区同电位,提高器件耐压能力。

12、具体的,所述氧化物介质层的顶面分别位于源级poly层和欧姆接触合金层的顶面。

13、具体的,所述氧化物介质层两侧搭在源级poly层和欧姆接触合金层上。

14、具体的,所述正面电极金属层底部与源级poly层和欧姆接触合金层连接,形成器件的源电极。

15、具体的,所述欧姆接触合金层为镍(ni)欧姆接触合金层。

16、本技术在sic mosfet器件中集成异质结二极管,避免了sic mosfet在续流过程中将原本的pn结体二极管作为电流路径,降低了p区空穴进入到漂移层中引起空穴和电子的复合从而发生双极退化效应。并且由于异质结的势垒高度可以通过材料的掺杂浓度和界面电荷来调节,且常规肖特基二极管受到的镜像力降低效应和隧穿电流影响较大,因此异质结二极管可以得到相比于常规sbd更高的导通能力,在sic mosfet续流过程中带来更小的损耗。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.降低导通损耗SiC器件,其特征在于,包括从下而上依次设置的:

2.根据权利要求1所述的降低导通损耗SiC器件,其特征在于,所述源级Poly层(9)底部与碳化硅Drift层(2)接触,形成器件的异质结体二极管。

3.根据权利要求1所述的降低导通损耗SiC器件,其特征在于,所述欧姆接触合金层(10)底部与碳化硅Drift层(2)中的N+区(4)和P+区(5)接触,将P-base区(3)、N+区(4)和P+区(5)同电位,提高器件耐压能力。

4.根据权利要求1所述的降低导通损耗SiC器件,其特征在于,所述氧化物介质层(11)的顶面分别位于源级Poly层(9)和欧姆接触合金层(10)的顶面。

5.根据权利要求1所述的降低导通损耗SiC器件,其特征在于,所述氧化物介质层(11)两侧搭在源级Poly层(9)和欧姆接触合金层(10)上。

6.根据权利要求1所述的降低导通损耗SiC器件,其特征在于,所述正面电极金属层(12)底部与源级Poly层(9)和欧姆接触合金层(10)连接,形成器件的源电极。

7.根据权利要求1所述的降低导通损耗SiC器件,其特征在于,所述欧姆接触合金层(10)为镍(Ni)欧姆接触合金层。

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【技术特征摘要】

1.降低导通损耗sic器件,其特征在于,包括从下而上依次设置的:

2.根据权利要求1所述的降低导通损耗sic器件,其特征在于,所述源级poly层(9)底部与碳化硅drift层(2)接触,形成器件的异质结体二极管。

3.根据权利要求1所述的降低导通损耗sic器件,其特征在于,所述欧姆接触合金层(10)底部与碳化硅drift层(2)中的n+区(4)和p+区(5)接触,将p-base区(3)、n+区(4)和p+区(5)同电位,提高器件耐压能力。

4.根据权利要求1所述的降低导通损耗sic器件,其特征在于,所述...

【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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