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一種降低柵極振蕩的SiCMOSFET器件及制備方法與流程

文檔序號:39714968發(fā)布日期:2024-10-22 13:01閱讀:2來源:國知局
一種降低柵極振蕩的SiC MOSFET器件及制備方法與流程

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體,尤其涉及一種降低柵極振蕩的sic?mosfet器件及制備方法。


背景技術(shù):

1、在電力電子技術(shù)領(lǐng)域,功率器件一直都是各市場的主要產(chǎn)品,應(yīng)用范圍涵蓋了汽車、光伏、通訊、工業(yè)、消費電子等各個領(lǐng)域。在應(yīng)用系統(tǒng)的整流側(cè),一般采用兩種方案,一種是由二極管組成的整流橋進(jìn)行整流,另一種就是由開關(guān)型器件例如mosfet組成的同步整流橋臂進(jìn)行整流。兩者對比下來,二極管的整流橋由于自身存在導(dǎo)通壓降,因此使用損耗高,整機效率低,但是優(yōu)點在于成本低且穩(wěn)定。而mosfet的整流橋臂由于mosfet的開關(guān)特性導(dǎo)致其導(dǎo)通損耗小,帶來的整機效率高,但缺點是成本高且使用較為復(fù)雜。

2、mosfet器件由于自身存在電感及電容,因此在外部驅(qū)動電壓對器件進(jìn)行開關(guān)過程中會發(fā)生柵極振蕩,這帶來的壞處就是容易發(fā)生器件誤開啟,從而影響整個系統(tǒng)的使用,甚至還會使器件發(fā)生擊穿失效。為了降低mosfet器件的柵極振蕩現(xiàn)象,通用的辦法是在器件柵極外串聯(lián)一門極電阻rg,以在器件開關(guān)過程中減弱振蕩能量,但是額外使用一個電阻毋庸置疑會增加整個系統(tǒng)的器件使用數(shù)量和器件成本,因此若能將門極電阻內(nèi)置于mosfet器件內(nèi)部,就會避免這一問題。


技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明在sic?mosfet器件內(nèi)部的柵極gate?pad區(qū)通過淀積介質(zhì)層以在內(nèi)部串聯(lián)一介質(zhì)電阻層,從而提高器件內(nèi)部的柵極電阻,降低在開關(guān)過程中的柵極振蕩能量,避免器件發(fā)生誤開啟。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是:

3、s100,在sic?sub層上外延生長sic?drift層;

4、s200,在sic?drift層的頂面通過al離子注入形成淺摻雜的p-body區(qū);

5、s300,在p-body區(qū)的頂面通過n離子注入形成重?fù)诫s的np區(qū);

6、s400,在p-body區(qū)的頂面通過al離子注入形成重?fù)诫s的pp區(qū);

7、s500,在sic?drift層的頂面淀積形成一層阻擋介質(zhì)層,隔離柵極gate?bias處的柵電極和sic?drift層,避免此處存在使用風(fēng)險;

8、s600,在sic?drift層的頂面生長柵氧化層;

9、s700,在柵氧化層的頂面通過淀積形成poly層,作為器件的門電極;

10、s800,在np區(qū)和poly層的頂面淀積形成隔離介質(zhì)層,隔離器件源極處的門電極和源電極,避免兩者短接;

11、s900,在柵極gate?pad區(qū)通過氧化物淀積方式在poly層的頂面形成一層介質(zhì)電阻層,以提高器件的柵極電阻,降低柵極開關(guān)振蕩;

12、s1000,在np區(qū)和pp區(qū)的頂面通過ni金屬濺射后再通過快速熱退火形成歐姆接觸合金層;

13、s1100,在器件最上方通過alcu金屬濺射形成一層?xùn)艠O金屬層和源極金屬層,其中柵極金屬層作為器件的門電極,源極金屬層作為器件的源電極。

14、具體的,步驟s100中的sic?sub層和sic?drift層導(dǎo)電類型均為n型。

15、具體的,步驟s200中的p-body區(qū)摻雜濃度為1e17-3e18cm-2,

16、具體的,步驟s300中的np區(qū)摻雜濃度為1e18-1e19cm-2。

17、具體的,步驟s400中的pp區(qū)摻雜濃度為1e18-1e19cm-2。

18、具體的,步驟s500中的阻擋介質(zhì)層材料為sio2,厚度為0.8um-1um。

19、具體的,步驟s900中的介質(zhì)電阻層的材料為sio2或si3n4,厚度為1um-2um,隨厚度增加電阻值增加,可根據(jù)設(shè)計需要通過調(diào)節(jié)厚度以調(diào)節(jié)電阻值。

20、具體的,步驟s1000中的的ni金屬厚度在100nm。

21、具體的,步驟s1100中的alcu金屬厚度為5000nm。

22、一種降低柵極振蕩的sic?mosfet器件,包括從下而上依次設(shè)置sic?sub層和sicdrift層;

23、源極區(qū)和gate?pad區(qū)的所述sic?drift層設(shè)有向下延伸的p-body區(qū);

24、所述源極區(qū)的p-body區(qū)內(nèi)設(shè)有向下延伸的np區(qū)和pp區(qū);所述np區(qū)和pp區(qū)側(cè)部相連;

25、所述gate?pad區(qū)的p-body區(qū)頂面設(shè)有延伸至gate?bias區(qū)的阻擋介質(zhì)層;

26、所述gate?bias區(qū)的阻擋介質(zhì)層側(cè)部設(shè)有與之連接的柵氧化層,并向所述源極區(qū)延伸;

27、所述阻擋介質(zhì)層和柵氧化層上設(shè)有poly層;

28、所述源極區(qū)的poly層頂面設(shè)有從poly層側(cè)部向下延伸并與所述np區(qū)連接的隔離介質(zhì)層;所述隔離介質(zhì)層延伸至gate?bias區(qū)的poly層上;

29、所述源極區(qū)的隔離介質(zhì)層側(cè)部設(shè)有分別與np區(qū)和pp區(qū)頂面連接的歐姆接觸合金層;

30、所述gate?pad區(qū)的poly層頂面設(shè)有介質(zhì)電阻層;

31、所述介質(zhì)電阻層上設(shè)有柵極金屬層,并從側(cè)部向下延伸,與所述poly層的頂面連接;所述柵極金屬層向gate?bias區(qū)延伸,底部分別與所述gate?bias區(qū)內(nèi)poly層和隔離介質(zhì)層連接;

32、所述源極區(qū)設(shè)有覆蓋在隔離介質(zhì)層和歐姆接觸合金層頂面的源極金屬層,并延伸至gate?bias區(qū)中隔離介質(zhì)層的頂面。

33、本發(fā)明在sic?mosfet器件內(nèi)部的柵極gate?pad區(qū)通過淀積介質(zhì)層以在內(nèi)部串聯(lián)一介質(zhì)電阻層,從而提高器件內(nèi)部的柵極電阻,但由于柵極電阻會增加器件的開關(guān)損耗,因此過大的柵極電阻也會影響器件使用。而本發(fā)明的介質(zhì)電阻層可以通過調(diào)節(jié)厚度來改變電阻值,從而可根據(jù)實際設(shè)計需求來改變厚度,從而削弱振蕩能量,避免器件發(fā)生誤開啟。



技術(shù)特征:

1.一種降低柵極振蕩的sic?mosfet器件制備方法,其特征在于,包括如下步驟:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低柵極振蕩的sic?mosfet器件制備方法,其特征在于,步驟s100中的sic?sub層(1)和sic?drift層(2)導(dǎo)電類型均為n型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低柵極振蕩的sic?mosfet器件制備方法,其特征在于,步驟s200中的p-body區(qū)(3)摻雜濃度為1e17-3e18cm-2。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低柵極振蕩的sic?mosfet器件制備方法,其特征在于,步驟s300中的np區(qū)(4)摻雜濃度為1e18-1e19cm-2。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低柵極振蕩的sic?mosfet器件制備方法,其特征在于,步驟s400中的pp區(qū)(5)摻雜濃度為1e18-1e19cm-2。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低柵極振蕩的sic?mosfet器件制備方法,其特征在于,步驟s500中的阻擋介質(zhì)層(6)的材料為sio2,厚度為0.8um-1um,。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低柵極振蕩的sic?mosfet器件制備方法,其特征在于,步驟s900中的介質(zhì)電阻層(10)的材料為sio2或si3n4,厚度為1um-2um。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低柵極振蕩的sic?mosfet器件制備方法,其特征在于,步驟s1000中的的ni金屬厚度在100nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低柵極振蕩的sic?mosfet器件制備方法,其特征在于,步驟s1100中的alcu金屬厚度為5000nm。

10.一種降低柵極振蕩的sic?mosfet器件,通過權(quán)利要求任一1-9所述的一種降低柵極振蕩的sic?mosfet器件制備方法制備,其特征在于,包括從下而上依次設(shè)置sic?sub層(1)和sic?drift層(2);


技術(shù)總結(jié)
一種降低柵極振蕩的SiC?MOSFET器件及制備方法,涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。在SiC?MOSFET器件內(nèi)部的柵極Gate?Pad區(qū)通過淀積介質(zhì)層以在內(nèi)部串聯(lián)一介質(zhì)電阻層,從而提高器件內(nèi)部的柵極電阻,但由于柵極電阻會增加器件的開關(guān)損耗,因此過大的柵極電阻也會影響器件使用。而本發(fā)明的介質(zhì)電阻層可以通過調(diào)節(jié)厚度來改變電阻值,從而可根據(jù)實際設(shè)計需求來改變厚度,從而削弱振蕩能量,避免器件發(fā)生誤開啟。

技術(shù)研發(fā)人員:王正,楊程,裘俊慶,王毅
受保護(hù)的技術(shù)使用者:揚州揚杰電子科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2024/10/21
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