[發明專利]一種三柵SiC橫向MOSFET功率器件

在審

• 申請號: 202110038677.4
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112768528A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 施廣彥;秋琪;李昀佶
• 申請（專利權）人: 泰科天潤半導體科技（北京）有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L29/10;H01L29/16;H01L29/423
• 代理公司: 福州市鼓樓區京華專利事務所(普通合伙) 35212
• 代理人: 王牌

本發明提供了一種三柵SiC橫向MOSFET功率器件，包括SiC襯底，設有一襯底凹槽；SiC外延層，設有一外延凹槽；所述SiC外延層設于所述襯底凹槽內；P型阱區，設有介質槽，所述介質槽內設有溝道區；所述所述P型阱區設于所述外延凹槽內；柵極，所述柵極包括兩個第一側柵以及一頂柵，所述頂柵兩端部分別連接至所述柵極的一端部的側面，形成倒U型結構，所述頂柵和第一側柵除頂部以及連接處外均被高k介質包圍，所述倒U型結構設于所述介質槽內，且突出于所述介質槽；漏極以及源極，所述源極以及源極設于所述介質槽內，且設于所述U型結構兩側；解決SiC功率MOSFET閾值電壓高、飽和工作時驅動電平高，驅動功耗大的問題。

技術領域

本發明涉及一種三柵SiC橫向MOSFET功率器件。

背景技術

SiC器件中碳化硅(SiC)材料因其優越的物理特性，廣泛受到人們的關注和研究。其高溫大功率電子器件具備輸入阻抗高、開關速度快、工作頻率高、耐高溫高壓等優點，在開關穩壓電源、高頻加熱、汽車電子以及功率放大器等方面取得了廣泛應用。

然而，其還存在閾值電壓高、飽和電流時驅動電壓高、材料缺陷較多、溝道遷移率較低、成本較高等技術以及經濟問題，導致嚴重制約著SiC功率器件的發展。

發明內容

本發明要解決的技術問題，在于提供一種三柵SiC橫向MOSFET功率器件，解決SiC功率MOSFET閾值電壓高、飽和工作時驅動電平高，驅動功耗大的問題。

本發明是這樣實現的：一種三柵SiC橫向MOSFET功率器件，包括

一SiC襯底，所述SiC襯底上設有一襯底凹槽；

一SiC外延層，所述SiC外延層內設有一外延凹槽；所述SiC外延層設于所述襯底凹槽內；

一P型阱區，所述P型阱區內設有介質槽，所述介質槽內設有溝道區；所述所述P型阱區設于所述外延凹槽內；

一柵極，所述柵極包括兩個第一側柵以及一頂柵，所述頂柵兩端部分別連接至所述柵極的一端部的側面，形成倒U型結構，所述頂柵和第一側柵除頂部以及連接處外均被高k介質包圍，所述倒U型結構設于所述介質槽內，且突出于所述介質槽；

一漏極，所述源極設于所述介質槽內，且設于所述U型結構一側；

以及，一源極，所述源極設于所述介質槽內，且設于所述U型結構另一側。

進一步地，所述柵極還包括至少一個第二側柵，所述第二側柵均勻間隔設于兩個所述側柵內，且所述第二側柵一端部連接至所述頂柵，所述第二側柵處于頂柵連接處外均被高K介質包裹。

進一步地，所述第一側柵與第二側柵的厚度以及寬度相等。

進一步地，所述介質槽縱向深度小于P型阱區深度。

進一步地，所述第一側柵縱向深度大于等于介質槽深度。

本發明的優點在于：

一、具有三個相連的柵結構，包括一個平面柵和兩個溝槽柵，三個柵從三個方向包裹導電溝道，從三個方向對溝道區進行反型，使得SiC橫向器件在較低的柵電壓情況下就可以形成足夠的反型層載流子濃度，在相同電流條件下有較低的閾值電壓；

二、三個相連柵結構在過了閾值電壓，逐步增加柵電壓時，形成一圈圍繞柵的高載流字濃度溝道，增大反型層載流子濃度，使得在相同柵電壓條件下，載流子濃度增加，帶電流能力增加；

三、三個相連柵結構可以在柵電壓較低時就能實現有足夠低的比導通電阻，使得SiC橫向MOSFET功率器件，飽和工作時柵驅動電壓降低，降低功率器件驅動能耗。

附圖說明

下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步的說明。