[發(fā)明專利]一種集成異質(zhì)結(jié)續(xù)流二極管碳化硅槽柵MOSFET

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810920890.6
• 申請(qǐng)日: 2018-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN109103186B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 易波;張丙可
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L27/06
• 分類號(hào): H01L27/06;H01L29/06;H01L29/423;H01L29/78
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 甘茂

本發(fā)明涉及功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，提供一種集成異質(zhì)結(jié)續(xù)流二極管碳化硅槽柵MOSFET，用以克服現(xiàn)有的集成了續(xù)流二極管的碳化硅槽柵MOSFET元胞面積大、集成度低的缺點(diǎn)；本發(fā)明提供碳化硅槽柵MOSFET的元胞結(jié)構(gòu)中，通過(guò)在異質(zhì)結(jié)二極管陽(yáng)極區(qū)正下方設(shè)置P⁺型電場(chǎng)屏蔽區(qū)，在集成異質(zhì)結(jié)二極管的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了其所需的電場(chǎng)屏蔽效果；其中異質(zhì)結(jié)二極管陽(yáng)極區(qū)可采用不同摻雜類型和濃度的多晶硅來(lái)調(diào)節(jié)異質(zhì)結(jié)二極管導(dǎo)通壓降；本發(fā)明不僅在碳化硅槽柵MOSFET上集成了續(xù)流二極管，且具有低導(dǎo)通損耗和低開關(guān)損耗，同時(shí)具有高集成度和降低面積成本的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體提供一種具有低導(dǎo)通壓降、集成單極異質(zhì)結(jié)二極管的、高度集成的碳化硅槽柵MOSFET。

背景技術(shù)

碳化硅MOSFET被認(rèn)為在電力元器件節(jié)能方面具有很大優(yōu)勢(shì)，與相同耐壓的硅基IGBT相比，碳化硅MOSFET在減小導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗方面具有很大優(yōu)勢(shì)；然而，碳化硅MOSFET中集成的體續(xù)流二極管存在很大的PN結(jié)導(dǎo)通壓降。為了降低SiC體二極管的導(dǎo)通壓降，文獻(xiàn)“W.Ni,K.Emori,T.Marui,et al.“SiC Trench MOSFET with an Integrated Low VonUnipolar Heterojunction Diode,”Materials Science Forum,2014,778-780:923-926.”中提出一種SiC槽柵MOSFET，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該器件采用SiC與多晶硅構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)二極管作為續(xù)流二極管集成在SiC槽柵MOSFET中；由于該異質(zhì)結(jié)二極管導(dǎo)通壓降很低，可以顯著地減小碳化硅MOSFET反向續(xù)流時(shí)的導(dǎo)通壓降；但是由于該結(jié)構(gòu)的場(chǎng)屏蔽層P⁺制作在器件表面，使單個(gè)MOSFET元胞的面積極大地增加，降低了集成度和溝道密度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的集成了續(xù)流二極管的碳化硅槽柵MOSFET元胞面積大、集成度低的缺點(diǎn)，提供一種集成異質(zhì)結(jié)續(xù)流二極管碳化硅槽柵MOSFET，該碳化硅槽柵MOSF ET具有高集成度，在集成異質(zhì)結(jié)二極管的同時(shí)，將單個(gè)元胞的面積進(jìn)一步縮小，極大地提高了集成度和溝道密度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種集成異質(zhì)結(jié)續(xù)流二極管碳化硅槽柵MOSFET，其元胞包括：

N⁺型襯底8，

位于N⁺型襯底下的漏電極10，

位于N⁺型襯底上的N^-型漂移區(qū)1，

分別位于N^-型漂移區(qū)上左右兩側(cè)的P型基區(qū)2，P型基區(qū)之間設(shè)置的柵電極4，所述柵電極與P型基區(qū)之間及柵電極與N^-型漂移區(qū)之間設(shè)置的柵氧化層5，

位于P型基區(qū)2內(nèi)的N⁺源區(qū)3，所述N⁺源區(qū)位于P型基區(qū)頂部且緊鄰柵電極一側(cè)，

深入一側(cè)P型基區(qū)2、且與N^-型漂移區(qū)1直接接觸的續(xù)流異質(zhì)結(jié)二極管陽(yáng)極多晶硅區(qū)6，

以及覆蓋所述P型基區(qū)2、N⁺源區(qū)3與續(xù)流異質(zhì)結(jié)二極管陽(yáng)極區(qū)6的源電極9；

其特征在于，所述元胞還包括一個(gè)P⁺型電場(chǎng)屏蔽區(qū)7，所述P⁺型電場(chǎng)屏蔽區(qū)位于續(xù)流異質(zhì)結(jié)二極管陽(yáng)極區(qū)6正下方。

本發(fā)明的有益效果在于：