具有集成MOS二极管的碳化硅MOSFET制造技术

采用栅极‑源极短路模式的单片集成MOS沟道作为功率MOSFET的第三象限传导路径的二极管。MOS二极管和MOSFET可以构造成包括分裂单元和沟槽的各种配置。器件可以由碳化硅、氮化镓、氮化铝、氮化铝镓、金刚石或类似的半导体形成。MOS二极管的低存储电容和低拐点电压可以通过多种方式实现。MOS二极管可以用沟道迁移率增强材料来实现，并且/或者具有非常薄的/高的介电常数的栅极电介质。MOSFET栅极导体和MOS二极管栅极导体可以由掺杂有相反掺杂剂类型的多晶硅制成。MOS二极管电介质的表面可以被注入铯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成MOS二极管的碳化硅MOSFET相关申请的交叉引用本申请要求于2015年7月10日提交的题为“SILICONCARBIDEMOSFETWITHINTEGRATEDMOSDIODE”的美国专利申请第14/796,142号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本公开内容属于由诸如碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、铝镓氮化物(AlGaN)和金刚石的材料制成的高电流高电压金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)的领域。公开了具有集成二极管的MOSFET及其制造方法。
技术介绍
具有由SiC、GaN和其他材料制成的集成二极管的高电流高电压MOSFET用于功率电子电路，诸如功率因数校正(PFC)器件、DC-DC转换器、DC-AC逆变器、过电流过电压保护电路和电机驱动器。例如，在功率电子电路中使用的许多现有技术的SiC和GaNMOSFET中，内置的体二极管被用于承载第三象限/续流电流。然而，这种实践有三大局限。体二极管在传导开始之前具有高的拐点电压，导致高的传导损耗。体二极管还具有随着温度而增加的大量存储电荷，电荷的去除导致相邻器件中的导通损耗。最后，如果允许体二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器件，包括：与MOS二极管单片集成的MOSFET；所述MOSFET包括n掺杂漂移区和n掺杂源极、p掺杂沟道基极、栅极导体和栅极氧化物，其中，所述漂移区连接至n掺杂的衬底漏极；所述MOS二极管包括n掺杂漂移区和n掺杂源极、p掺杂沟道基极、栅极导体和栅极电介质，其中，所述漂移区连接至所述衬底漏极；其中，所述MOS二极管栅极导体连接至所述MOS二极管的源极和所述MOSFET的源极；其中，所述MOSFET和所述MOS二极管二者由碳化硅、氮化镓、氮化铝、氮化铝镓或金刚石制成；并且其中，所述MOSFET栅极氧化物和所述二极管栅极电介质在厚度或组成中的至少之一上不同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.10 US 14/796,1421.一种器件，包括：与MOS二极管单片集成的MOSFET；所述MOSFET包括n掺杂漂移区和n掺杂源极、p掺杂沟道基极、栅极导体和栅极氧化物，其中，所述漂移区连接至n掺杂的衬底漏极；所述MOS二极管包括n掺杂漂移区和n掺杂源极、p掺杂沟道基极、栅极导体和栅极电介质，其中，所述漂移区连接至所述衬底漏极；其中，所述MOS二极管栅极导体连接至所述MOS二极管的源极和所述MOSFET的源极；其中，所述MOSFET和所述MOS二极管二者由碳化硅、氮化镓、氮化铝、氮化铝镓或金刚石制成；并且其中，所述MOSFET栅极氧化物和所述二极管栅极电介质在厚度或组成中的至少之一上不同。2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述MOSFET和所述MOS二极管二者由碳化硅制成。3.根据权利要求1所述的器件，其中：所述MOSFET具有在2V至6V的范围内的阈值电压；并且所述MOS二极管具有在0.3V至1.5V的范围内的阈值电压。4.根据权利要求1所述的器件，其中：所述MOSFET具有在3V至5V的范围内的阈值电压；并且所述MOS二极管具有在0.5V至1.2V的范围内的阈值电压。5.根据权利要求1所述的器件，其中，所述二极管的栅极电介质具有在80埃至150埃的范围内的厚度。6.根据权利要求1所述的器件，其中，所述二极管的栅极电介质具有在20埃至500埃的范围内的厚度。7.根据权利要求1所述的器件，其中，所述MOS二极管的沟道基极被注入选自由氮、锑和砷组成的列表中的迁移率增强材料。8.根据权利要求1所述的器件，其中，所述MOS二极管的沟道基极被掺杂至与所述MOSFET的沟道基极相比更高或更低的水平。9.根据权利要求1所述的器件，其中，所述MOSFET的栅极导体是p掺杂多晶硅，并且所述MOS二极管的栅极导体是n掺杂多晶硅。10.根据权利要求1所述的器件，其中，所述MOS二极管电介质被注入铯。11.根据权利要求1所述的器件，其中：所述MOSFET的栅极氧化物和所述MOS二极管的栅极电介质在公共漂移区域上延伸，其中，所述公共漂移区域是所述MOSFET的漂移区和所述MOS二极管的漂移区。12.根据权利要求11所述的器件，其中：所述MOSFET具有在2V至6V的范围内的阈值电压；并且所述MOS二极管具有在0.3V至1.5V的范围内的阈值电压。13.根据权利要求11所述的器件，其中；所述MOSFET具有在3V至5V的范围内的阈值电压；并且所述MOS二极管具有在0.5V至1.2V的范围内的阈值电压。14.根据权利要求11所述的器件，其中，所述二极管的栅极电介质具有80埃至150埃的范围内的厚度。15.根据权利要求11所述的器件，其中，所述二极管的栅极电介质具有在2...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿努普·巴拉，莱昂尼德·富尔辛，
申请(专利权)人：美国联合碳化硅公司，
类型：发明
国别省市：美国,US