[發明專利]集成HJD的碳化硅UMOSFET器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202210808416.0
• 申請日: 2022-07-08
• 公開（公告）號: CN115332336A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 何艷靜;毛雪妮;湯曉燕;袁昊;宋慶文;弓小武;張玉明
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/06;H01L29/16;H01L29/423
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 萬艷艷

本發明公開了一種集成HJD的碳化硅UMOSFET器件及其制備方法，涉及半導體技術領域，包括：襯底；外延層，位于襯底的一側；間隔排布的第一注入區和第二注入區，分別位于外延層背離襯底的一側；多晶硅層，位于第一注入區與第二注入區之間，且位于外延層背離襯底的一側，多晶硅層與外延層之間為異質結接觸；源極，位于第一注入區、第二注入區和多晶硅層背離襯底的一側，且源極至少部分覆蓋第一注入區、第二注入區和多晶硅層。本申請能夠減小了開關的損耗，提高了器件的能量轉化效率。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體涉及一種集成HJD的碳化硅UMOSFET器件及其制備方法。

背景技術

碳化硅(Silicon Carbide，SiC)作為一種寬禁帶半導體材料，相較于傳統的硅材料具有更寬的禁帶寬度、更大的飽和電子漂移速率以及更高的熱傳導率等優點，更適應于高溫高壓高頻環境。

金屬氧化物半導體場效應管(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，MOSFET)具有集成密度高，熱穩定性好，抗輻射能力強等一系列優點，被廣泛應用于電力電子系統。碳化硅MOSFET作為新型第三代半導體器件，相比于硅MOSFET器件乃至硅IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)器件具有更低的導通損耗、更高的耐壓能力和更大的功率密度，即碳化硅MOSFET具有顯著的性能優勢及巨大的發展潛能。

U型溝槽柵金屬氧化物半導體場效應管(U Trench Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor，UMOSFET)相對于DMOSFET，具有導通電阻小，元胞尺寸小的優點。

碳化硅MOSFET在電力電子系統中主要充當電子開關；當其處于導通狀態時，寄生的PIN二極管進入漂移區的少子空穴壽命增大，其反向恢復急劇惡化，會導致開關功耗增大，降低能量傳輸效率，通常需要在碳化硅MOSFET體外并聯或者體內集成一個二極管，以改善碳化硅MOSFET體二極管的性能，從而提高碳化硅MOSFET的工作效率。

在碳化硅MOSFET體外反向并聯二極管可大幅度改善碳化硅MOSFET體二極管的性能，但會增大整個模塊的面積，提高器件的封裝成本，且會引入寄生電容和寄生電感，因此，現有的技術均在碳化硅MOSFET內部集成肖特基勢壘二極管(Schottky Barrier Diode，SBD)或結勢壘肖特基二極管(Junction Barrier Schottky Diode，JBS)，但內部集成SBD或JBS仍具有較大的開啟電壓，因此，亟需改善現有技術中碳化硅MOSFET的開啟電壓。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種集成HJD的碳化硅UMOSFET器件及其制備方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

第一方面，本申請提供一種集成HJD的碳化硅UMOSFET器件，包括：

襯底；

外延層，位于襯底的一側；

間隔排布的第一注入區和第二注入區，分別位于外延層背離襯底的一側；

多晶硅層，位于第一注入區與第二注入區之間，且位于外延層背離襯底的一側，多晶硅層與外延層之間為異質結接觸；

源極，位于第一注入區、第二注入區和多晶硅層背離襯底的一側，且源極至少部分覆蓋第一注入區、第二注入區和多晶硅層。

可選地，還包括：

P-base區，位于外延層背離襯底的一側；

N+注入區，位于P-base區背離襯底的一側，位于N+注入區背離襯底的一側至少部分覆蓋源極。

可選地，還包括：