[實用新型]一種帶有異質結二極管的碳化硅MOS器件

有效

• 申請號: 201821773206.8
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN208985989U
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 黃興
• 申請（專利權）人: 派恩杰半導體（杭州）有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種帶有異質結二極管的碳化硅MOS器件，屬于半導體功率器件技術領域。本實用新型通過引入異質結二極管，利用其開啟電壓低、單極性電流導電的特點，在降低了器件處于反向二極管工作狀態的導通損耗的同時，減小了反向恢復電荷并提高了碳化硅的可靠性。

技術領域

本實用新型涉及半導體技術領域，具體涉及一種帶有異質結二極管的碳化硅MOS器件。

背景技術

使用碳化硅材料制作的金屬-氧化物-半導體（簡稱MOS）功率器件，可以在承受高電壓的同時進行快速的開關。近幾年，由于電力電子技術的發展，碳化硅MOS器件對于電力電子設備的高效化、小型化帶來深遠影響。目前，碳化硅MOSFET在應用中的反并聯二極管主要來自其PN結。由于碳化硅較高的禁帶寬度較高，其PN結二極管具有較高的正向開啟電壓（VF>2.7V），使得器件使用在過程中的導通損耗高。同時，因為碳化硅較高的基面缺陷（Basal Plane Defects），碳化硅器件在導通雙極性電流時，容易產生堆疊位錯（StackingFaults），進而增加碳化硅的導通電阻、漏電流和影響器件可靠性。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本實用新型提供一種帶有異質結二極管的碳化硅MOS器件。本實用新型通過引入異質結二極管，利用其開啟電壓低、單極性電流導電的特點，在降低了器件在反向二極管導電時的導通損耗的同時，降低了反向恢復電荷并提高了碳化硅的可靠性。

本實用新型提供一種帶有異質結二極管的碳化硅MOS器件，包括：

半導體底部區[001]，其正面和背面依次設有第一導電類型半導體漂移區[002]和第一電極[013]；

第一導電類型半導體漂移區[002]的頂層中央設有柵電極[007]，柵電極[007]與漂移區[002]之間設有柵介質層[006]；

柵電極[007]兩側的第一導電類型半導體漂移區[002]內部設有與柵介質層[006]相接觸的第二導電類型半導體溝道體區[003]；

第二導電類型半導體溝道體區[003]內部頂層設有同時與柵介質層[006]和歐姆接觸層[010]相接觸的第一導電類型半導體重摻雜區[004]；

第二導電類型半導體溝道體區[003]內部頂層設有與和歐姆接觸層[010]相接觸的第二導電類型半導體重摻雜區[005]；

第二導電類型半導體溝道體區[003]外側的第一導電類型半導體漂移區[002]頂部設有與第一導電類型半導體漂移區[002]相接觸的異質半導體區[008]；

第一導電類型半導體重摻雜區[004]和第二導電類型半導體重摻雜區[005]通過歐姆接觸層[010]與第二電極[012]等電位；

異質半導體區[008]與第二電極[012]等電位；

第二電極[012]與柵電極[007]之間設有介質層[009]隔離。

其中，所述的半導體底部區[001]、第一導電類型半導體漂移區[002]、第二導電類型半導體溝道體區[003]、第一導電類型半導體重摻雜區[004]、第二導電類型半導體重摻雜區[005]的材料為碳化硅。

其中，在所述的第一導電類型半導體漂移區[002]頂部與異質半導體區[008]接觸處，設有與第二導電類型半導體溝道體區[003]相間隔的第二導電類型半導體阻擋區[103]。

進一步，所述的一種帶有異質結二極管的碳化硅MOS器件包含單個或者多個第二導電類型半導體阻擋區[103]。

其中，所述的第二導電類型半導體阻擋區[103]與第二導電類型半導體溝道體區[003]具有相同的材料和摻雜分布。

其中，所述的第一導電類型半導體為N型半導體，第二導電類型半導體為P型半導體。