一种碳化硅MOSFET器件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种碳化硅MOSFET器件，包括：自下而上依次层叠设置的漏极、衬底和外延区；P型阱区，设置在外延区中，P型阱区的上表面高于外延区的上表面；N源区，设置在外延区中且与P型阱区相邻设置，N源区的上表面高于外延区的上表面；N+注入区和P+注入区，相邻设置在P型阱区中；栅极绝缘层，设置在外延区上且至少部分覆盖N+注入区；栅极，设置在栅极绝缘层上。本实用新型专利技术的碳化硅MOSFET器件，没有双极性退化效应，在高温、高频等应用工况下更有优势。高频等应用工况下更有优势。高频等应用工况下更有优势。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅MOSFET器件


[0001]本技术属于半导体
，具体涉及一种碳化硅MOSFET器件。

技术介绍

[0002]随着碳化硅工艺技术的不断成熟以及成本的不断下降，碳化硅功率器件在新一代电力电子器件应用中越来越重要。碳化硅作为宽禁带半导体，有着禁带宽度大、临界击穿电场高、热导率高、载流子饱和速度高等特点。与传统的硅器件相比，具有更高的工作温度、更高的功率密度、同时开关损耗更低。
[0003]SiC MOSFET有着卓越的开关损耗和超小的导通损耗，带来系统整个体积和其他成本的下降。不同的芯片配置，可以有效的减小器件的损耗，例如SiC MOSFET+SiC二极管的组合输出电流能力比IGBT+SiC二极管要大， SiC MOSFET+SiC二极管的组合可以工作在高频，减小系统的成本和体积。 SiC功率模块可以增强变流器的性能，全SiC芯片可以用更小的体积实现更高耐压、更低损耗，给牵引变流系统和电力传输系统的研发设计带来更多便利。一方面3.3kV全SiC功率器件已经在牵引变流器中得到应用，有着显著的节能、减小变流器体积和重量等作用；另一方面6.5kV Si IGBT器件已经用于高铁和电力传输系统，因此迫切需要研发替代6.5kV SiC功率器件的碳化硅MOSFET器件，已达到显著节能、减小变流器体积和重量等有益效果。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本技术提供了一种碳化硅 MOSFET器件。本技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0005]本技术提供了一种碳化硅MOSFET器件，包括：
[0006]自下而上依次层叠设置的漏极、衬底和外延区；
[0007]P型阱区，设置在所述外延区中，所述P型阱区的上表面高于所述外延区的上表面；
[0008]N源区，设置在所述外延区中且与所述P型阱区相邻设置，所述N源区的上表面高于所述外延区的上表面；
[0009]N+注入区和P+注入区，相邻设置在所述P型阱区中；
[0010]栅极绝缘层，设置在所述外延区上且至少部分覆盖所述N+注入区；
[0011]栅极，设置在所述栅极绝缘层上。
[0012]在本技术的一个实施例中，所述栅极绝缘层延伸以至少部分覆盖所述外延区的上表面，所述栅极还形成在覆盖所述P型阱区侧壁的所述栅极绝缘层上。
[0013]在本技术的一个实施例中，所述碳化硅MOSFET器件还包括：
[0014]源极，设置在所述N+注入区、所述P+注入区以及所述N源区上且部分覆盖所述N+注入区。
[0015]在本技术的一个实施例中，所述源极(10)与所述N源区是肖特基接触。
[0016]在本技术的一个实施例中，所述碳化硅MOSFET器件还包括：层间绝缘层，所述
层间绝缘层覆盖在所述栅极上。
[0017]在本技术的一个实施例中，所述衬底为碳化硅n+掺杂。
[0018]在本技术的一个实施例中，所述外延区为碳化硅n
‑
掺杂。
[0019]与现有技术相比，本技术的有益效果在于：
[0020]1.本技术的碳化硅MOSFET器件，与P型阱区相邻设置有N源区，源极与N源区之间形成肖特基接触，也就是将SiC SBD和SiC MOSFET 进行一体化设计，减小了功率模块的体积，而且SiC MOSFET功率模块无论在SiC MOSFET导通还是SiC SBD导通时都具有单极性器件的特性，且其SiC SBD在高温下反向恢复电流小，没有双极性退化效应，在高温、高频等应用工况下更有优势。
[0021]2.本技术的碳化硅MOSFET器件，设置在外延区中的P型阱区的上表面高于外延区的上表面，在器件耐压时，承受高电场强度的氧化层不再是有效的器件栅氧，沟道处会受到P型阱区的电场屏蔽的保护，对内部栅氧也起到一定电场屏蔽作用，提升了栅极绝缘层的可靠性，进而提高了器件的可靠性。
[0022]上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0023]图1是本技术实施例提供的一种碳化硅MOSFET器件的结构示意图。
具体实施方式
[0024]为了进一步阐述本技术为达成预定技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本技术提出的一种碳化硅MOSFET器件进行详细说明。
[0025]有关本技术的前述及其他
技术实现思路
、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本技术为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本技术的技术方案加以限制。
[0026]实施例一
[0027]SiC MOSFET通常与SiC二极管进行组合形成功率模块应用在电力系统，组合形式为碳化硅MOSFET器件的源极与SBD器件的源极电连接，碳化硅MOSFET器件的漏极与SBD器件的漏极电连接。对于现有的 SiC MOSFET器件，由于SiC器件的外延层特性，一旦pn二极管中有少子电流流向二极管的阴极，双极性退化效应发生的可能性就会增加。
[0028]请参见图1，图1是本技术实施例提供的一种碳化硅MOSFET器件的结构示意图。如图所示，本实施例的碳化硅MOSFET器件，包括：
[0029]自下而上依次层叠设置的漏极1、衬底2和外延区3；
[0030]P型阱区4，设置在外延区3中，P型阱区4的上表面高于外延区3的上表面；
[0031]N源区5，设置在外延区3中且与P型阱区4相邻设置，N源区5的上表面高于外延区3的上表面；
[0032]N+注入区6和P+注入区7，相邻设置在P型阱区4中；
[0033]栅极绝缘层8，设置在外延区3上且至少部分覆盖N+注入区6；
[0034]栅极9，设置在栅极绝缘层8上。
[0035]进一步地，碳化硅MOSFET器件还包括：
[0036]源极10，设置在N+注入区6、P+注入区7以及N源区5上且部分覆盖N+注入区6。
[0037]其中，源极(10)与N源区5是肖特基接触。
[0038]在本实施例中，衬底2为碳化硅n+掺杂。外延区3为碳化硅n
‑
掺杂。
[0039]当本实施例的碳化硅MOSFET器件接入电路后，由于与P型阱区4相邻设置有N源区5，源极10与N源区5之间形成肖特基接触，也就是将 SiC SBD和SiC MOSFET进行一体化设计，减小了功率模块的体积，而且 SiC MOSFET功率模块无论在SiC MOSFET导通还是SiC SBD导通时都具有单极性器件的特性，且其SiC SBD本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅MOSFET器件，其特征在于，包括：自下而上依次层叠设置的漏极(1)、衬底(2)和外延区(3)；P型阱区(4)，设置在所述外延区(3)中，所述P型阱区(4)的上表面高于所述外延区(3)的上表面；N源区(5)，设置在所述外延区(3)中且与所述P型阱区(4)相邻设置，所述N源区(5)的上表面高于所述外延区(3)的上表面；N+注入区(6)和P+注入区(7)，相邻设置在所述P型阱区(4)中；栅极绝缘层(8)，设置在所述外延区(3)上且至少部分覆盖所述N+注入区(6)；栅极(9)，设置在所述栅极绝缘层(8)上。2.根据权利要求1所述的碳化硅MOSFET器件，其特征在于，所述栅极绝缘层(8)延伸以至少部分覆盖所述外延区(3)的上表面，所述栅极(9)还形成在覆盖所述P型阱区(4)侧壁的所述栅极绝缘层(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨进，姚强，
申请(专利权)人：西安精匠华鹤电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：