【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳化硅装置及其制作方法
技术介绍
本文公开的主题涉及半导体,并且更具体地涉及碳化硅(SiC)装置。这个部分旨在向读者介绍可能与本公开的各种方面有关的技术的各种方面,其在下面描述和/或要求保护。相信这个讨论在给读者提供背景信息以促进本公开的各种方面的更好的理解中是有帮助的。因此,应当理解这些陈述要以这个角度来阅读而不是作为现有技术的承认。典型地,与基于硅(Si)的装置对比,基于碳化硅(SiC)的装置(例如晶体管,诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等)利用更高的栅极-源极驱动电压来操作。另外,这样的装置典型地采用短沟道、紧凑的单元节距,并且包括重度掺杂(例如,高于大约2.5x1014cm-2的薄片掺杂密度(浓度),或在一些实施例中,例如其中箱形剖面深度是大约0.25um,掺杂浓度高于大约1x1019cm-3)的源区域以获得低导通状态电阻(导通电阻)Rds(on)。作为结果,在这些使用条件中,基于SiC的装置在饱和发生前经常展现出高达大约二十倍的标称电流密度,经常展现出更软的漏极族I-V特性的“准”饱和。然而,这样的特征可以对装置在某些应用(例如,诸如功率变换系统)中耐受短路故障的能力有不利的影响。另外,在基于SiCMOS的装置中典型展现出的阈值电压的强负温度相关性可以造成在故障条件(如局部发热增加近似一个或多个结构(例如,MOS沟道))发生期间的饱和电流的瞬时增加。此外,很多装置设计的发展已经聚焦于减少装置导通状态电阻,这进一步增加故障条件下的峰值电流。现在认识到存在对改进的SiC装置及其制作方法的需要。
技术实现思路
本文提 ...
【技术保护点】
1.一种碳化硅(SiC)装置,所述碳化硅(SiC)装置包括:布置在SiC半导体层之上的栅电极,其中所述SiC半导体层包括:具有第一导电类型的漂移区域;布置在邻接于所述漂移区域的阱区域,其中所述阱区域具有第二导电类型;以及布置在邻接于所述阱区域的、具有所述第一导电类型的源区域,其中所述源区域包括源接触区域和收缩区域,其中所述收缩区域仅部分布置在所述栅电极之下,其中在所述收缩区域中的薄片掺杂密度低于2.5x1014 cm‑2,并且其中所述收缩区域配置为在高于所述SiC装置的标称电流密度的电流密度耗尽以增加所述源区域的电阻。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.24 US 15/0526641.一种碳化硅(SiC)装置,所述碳化硅(SiC)装置包括:布置在SiC半导体层之上的栅电极,其中所述SiC半导体层包括:具有第一导电类型的漂移区域;布置在邻接于所述漂移区域的阱区域,其中所述阱区域具有第二导电类型;以及布置在邻接于所述阱区域的、具有所述第一导电类型的源区域,其中所述源区域包括源接触区域和收缩区域,其中所述收缩区域仅部分布置在所述栅电极之下,其中在所述收缩区域中的薄片掺杂密度低于2.5x1014cm-2,并且其中所述收缩区域配置为在高于所述SiC装置的标称电流密度的电流密度耗尽以增加所述源区域的电阻。2.如权利要求1所述的SiC装置,其中所述源接触区域被重度掺杂到所述收缩区域的至少大约四倍(4x)。3.如权利要求1所述的SiC装置,其中所述收缩区域配置为当所述电流密度是所述SiC装置的标称额定电流密度的至少大约四倍(4x)时,大体上增加所述SiC装置的电阻。4.如权利要求1所述的SiC装置,其中所述收缩区域中的所述薄片掺杂密度在大约2.5x1012cm-2和大约5x1013cm-2之间。5.如权利要求1所述的SiC装置,所述收缩区域的宽度在大约0.5微米和大约2.5微米之间。6.如权利要求5所述的SiC装置,其中所述收缩区域配置为当支持高于额定漏极-源极电压的30%时,提供在大约5微秒和20微秒之间的短路耐受时间。7.如权利要求1所述的SiC装置,其中所述阱区域被掺杂到所述收缩区域的大约两倍(2x)到大约十五倍(15x)。8.如权利要求1所述的SiC装置,其中在具有高于额定值的30%的漏极电压的短路故障下,峰值电流被限制到标称额定值的大约四倍(4x)到大约十倍(10x)。9.如权利要求1所述的SiC装置,其中所述SiC装置的单元节距是大约4.5微米到大约6.5微米。10.一种碳化硅(SiC)装置,所述碳化硅(SiC)装置包括:多个半导体装置单元,其中所述多个半导体装置单元中的每个包括:具有第一导电类型的漂移区域;布置在所述漂移区域之上的栅电极;布置在邻接于所述漂移区域的阱区域,其中所述阱区域具有第二导电类型;以及布置在邻接于所述阱区域的、具有所述第一导电类型的源区域,其中所述源区域包括源接触区域和收缩区域,其中所述收缩区域不完全布置在所述栅电极之下,其中所述收缩区域中的薄片掺杂密度大体上低于2.5x1014cm-2并且所述源接触区...
【专利技术属性】
技术研发人员:PA罗西,LD斯特瓦诺维奇,GT邓恩,AV博罗特尼科夫,
申请(专利权)人:通用电气公司,
类型:发明
国别省市:美国,US
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