[發(fā)明專利]提高碳化硅橫向雙擴散場效應(yīng)管表面遷移率方法及器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110337941.4
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN112951923B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張龍;崔汪明;馬杰;祝靖;孫偉鋒;時龍興
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/40
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 馮慧

一種提高碳化硅橫向雙擴散場效應(yīng)管表面遷移率方法及器件，該方法引入一個電壓偏置管，使碳化硅LDMOS在正向?qū)〞r漂移區(qū)表面電子濃度增大，單個電子被漂移區(qū)上方氧化層表面陷阱俘獲的概率降低，電子遷移率提高；器件包括P型襯底，P型襯底上有P型隔離層將器件分為LDMOS和電壓偏置管。LDMOS包括第一N型漂移區(qū)、第一源區(qū)、第一漏區(qū)、柵氧化層和多晶硅柵，其特征在于，柵氧化層上有4塊相互分離的多晶硅場板。電壓偏置管包括第二N型漂移區(qū)、第二源區(qū)、第二漏區(qū)，第二N型漂移區(qū)內(nèi)有4個N+注入層。所述多晶硅柵與第二源區(qū)連接，第一漏區(qū)與第二漏區(qū)連接，4個多晶硅場板分別與4個N+注入層連接。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及寬禁帶功率半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高碳化硅橫向雙擴散場效應(yīng)管表面遷移率的方法及器件，適用于開關(guān)電源、逆變器等諸多功率控制處理領(lǐng)域，用于降低正向?qū)ㄇ闆r下器件的通態(tài)損耗。

背景技術(shù)

雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(Double-diffused MOSFET,DMOS)具有大電流，耐高壓，高開關(guān)速度等特性。在開關(guān)電源、家用電器、智能電網(wǎng)和交通傳輸?shù)阮I(lǐng)域應(yīng)用廣泛。DMOS主要有兩種類型，垂直雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管VDMOSFET(VerticalDouble-diffused MOSFET)和橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管LDMOSFET(LateralDouble-diffused MOSFET),其中LDMOS由于更容易與CMOS工藝兼容應(yīng)用更加廣泛。

近年來，作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體之一的碳化硅(SiC)材料由于其高擊穿場強和高熱導(dǎo)率等優(yōu)點，已經(jīng)逐步取代硅基材料成為生產(chǎn)節(jié)約能源型的高壓電力電子器件的理想選擇。圖1所示為常規(guī)的碳化硅LDMOS，包括：P型襯底，在P型襯底上有N型漂移區(qū)，在N型漂移區(qū)中設(shè)有P型基區(qū)和N型漏區(qū)，P型基區(qū)中設(shè)有N型源區(qū)，在N型漂移區(qū)的表面設(shè)有柵氧化層，柵氧化層的上表面設(shè)有多晶硅柵，在源區(qū)和漏區(qū)上面接有金屬。當在多晶硅柵上施加足夠大的正電壓時，P型基區(qū)上表面形成反型溝道，當源極與漏極之間有電壓差時，電子可以通過溝道從N+型有源區(qū)注入到N型漂移區(qū)，最后被漏極抽取，形成電流。但是由于碳化硅LDMOS的電流路徑在氧化層下方，氧化層中表面陷阱會降低載流子的遷移率，對載流子輸運產(chǎn)生影響，因此，常規(guī)的碳化硅LDMOS導(dǎo)通電阻較高，正向?qū)ㄌ匦暂^差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述問題，提出了一種提高碳化硅橫向雙擴散場效應(yīng)管表面遷移率方法及器件，該結(jié)構(gòu)在保持擊穿電壓不變的基礎(chǔ)上，有效降低了器件的導(dǎo)通電阻，提高了器件的正向?qū)ㄌ匦裕档土似骷拈_態(tài)損耗。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的一種提高碳化硅橫向雙擴散場效應(yīng)管表面遷移率方法，該方法引入了一個電壓偏置管，在碳化硅LDMOS管正向?qū)〞r，電壓偏置管漂移區(qū)的高電壓可以通過金屬傳輸?shù)教蓟鐻DMOS管漂移區(qū)表面上方的多個多晶硅場板上。多晶硅場板上的高電壓有吸引電子的作用，使得LDMOS管漂移區(qū)表面電子集聚，電子濃度提高，單個電子被漂移區(qū)上方氧化層表面陷阱俘獲的概率降低，電子遷移率提高。