CN212907743U - 一种带有槽型jfet的碳化硅mos器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有槽型JFET的碳化硅MOS器件，包括：碳化硅衬底，所述碳化硅衬底材料的掺杂类型为第一导电类型；在碳化硅衬底的正面和背面分别设有第一导电类型半导体外延层和漏极；在第一导电类型半导体外延层的有源区上设有JFET区，JFET区上设有第一表面、第二表面和第三表面，其中第一表面和第二表面从外到里分别设有第一导电类型源区和第二导电类型基区；第一表面上方设有源极，第三表面上方设有栅介质和栅极，第二导电类型基区和源极之间设置有第二导电类型注入体区，源极和栅极之间设置有极间隔离介质。

Description

一种带有槽型JFET的碳化硅MOS器件

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，具体涉及带有槽型JFET的碳化硅MOS 器件。

背景技术

碳化硅(SiC)制作的MOS场效应晶体管功率器件比Si器件能够承受更高的电压和更快的开关速度。由于碳化硅常用于高压场合，所以其外延层掺杂浓度比较低，使得MOSFET中的JFET电阻占总导通电阻比例较大，增加了MOS 器件的导通电阻和导通损耗。不仅如此，由于碳化硅MOS制作成本高，沟道定义难度大，因此如何在减少光刻次数的条件下，获得更窄的沟道成为现阶段碳化硅MOS器件量产的难点。

由于碳化硅MOS器件有较低的沟道迁移率，往往需要将其元胞的尺寸缩小，通过加大沟道密度的方式来降低器件在导通状态下的沟道电阻的比重。但是缩小元胞尺寸的同时，也在增大器件JFET区域的导通电阻比重。同时，较高的沟道密度也使器件具有较高的饱和电流，导致器件的短路特性较差。因此若能够有效降低发生短路时的饱和电流，则可以提高器件的耐短路能力。

实用新型内容

鉴于以上存在的技术问题，本实用新型用于提供一种带有槽型JFET的碳化硅MOS器件，在有源区加入电流加强注入区，减小由于外延掺杂浓度过低而导致的JFET电阻过大的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：

本实用新型实施例提供了一种带有槽型JFET的碳化硅MOS器件，包括：

碳化硅衬底，所述碳化硅衬底材料的掺杂类型为第一导电类型；

在碳化硅衬底的正面和背面分别设有第一导电类型半导体外延层和漏极；

在第一导电类型半导体外延层的有源区上设有第一导电类型JFET区，第一导电类型JFET区上设有第一表面、第二表面和第三表面，其中第一表面和第二表面从外到里分别设有第一导电类型源区和第二导电类型基区；第一表面上方设有源极，第三表面上方设有栅介质和栅极，第二导电类型基区和源极之间设置有第二导电类型注入体区，源极和栅极之间设置有极间隔离介质。

优选地，第一导电类型JFET区浓度高于第一导电类型半导体外延层浓度的1.2～1000倍。

优选地，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。

优选地，第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。

采用本实用新型具有如下的有益效果：

(1)在有源区加入电流加强注入区，减小由于外延掺杂浓度过低而导致的 JFET电阻过大的问题；

(2)使用同一块光刻版定义台面刻蚀、栅介质、栅电极、体区、基区和源区，这大大减少了MOS器件的光刻数量，减小量产周期，有效减少芯片成本；

(3)在保证器件在较小的元胞尺寸下，降低沟道电阻的同时而又保持较低的JFET电阻和较低的饱和电流。这是由于JFET区掺杂增加后，栅氧在反偏下的电场很低，而沟槽JFET区会夹断，保证饱和电流较低。而传统的MOSFET 虽然也有JFET区域，但这个JFET区域在短路工作时并不会夹断，导致短路电流很高，器件短路特性差。所以，本实用新型可以在降低器件整体导通电阻的同时，保证其较强的短路特性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的带有槽型JFET的碳化硅MOS器件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型实施例的一种带有槽型JFET的碳化硅MOS器件，结构参见图1所示，包括：

碳化硅衬底001，碳化硅衬底001材料的掺杂类型为第一导电类型；

在碳化硅衬底001的正面和背面分别设有第一导电类型半导体外延层002 和漏极003；

在第一导电类型半导体外延层002的有源区上设有JFET区009，JFET区 009上设有第一表面、第二表面和第三表面，其中第一表面和第二表面从外到里分别设有第一导电类型源区004和第二导电类型基区005；第一表面上方设有源极006，第三表面上方设有栅介质007和栅极008，第二导电类型基区005 和源极006之间设置有第二导电类型注入体区010，源极006和栅极008之间设置有极间隔离介质011。

第一导电类型JFET区浓度高于第一导电类型半导体外延层浓度的 1.2～1000倍。

具体应用实例中，第一导电类型为N型时，第二导电类型为P型。第一导电类型为P型时，第二导电类型为N型。

加入JFET(Junction Field-Effect Transistor，结型场效应晶体管)区的好处是：首先，在有源区加入电流加强注入区，减小由于外延掺杂浓度过低而导致的JFET电阻过大的问题；另外，本实用新型实施例在保证器件在较小的元胞尺寸下，降低沟道电阻的同时而又保持较低的JFET电阻和较低的饱和电流。这是由于JFET区掺杂增加后，栅氧在反偏下的电场很低，而沟槽JFET区会夹断，保证饱和电流较低。而传统的MOSFET虽然也有JFET区域，但传统的 MOSFET的JFET区域在短路工作时并不会夹断，导致短路电流很高，器件短路特性差。因此，本实用新型实施例可以在降低器件整体导通电阻的同时，保证其较强的短路特性。

应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本实用新型的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。

Claims (3)

1.一种带有槽型JFET的碳化硅MOS器件，其特征在于，包括：

碳化硅衬底(001)，所述碳化硅衬底(001)材料的掺杂类型为第一导电类型；

在碳化硅衬底(001)的正面和背面分别设有第一导电类型半导体外延层(002)和漏极(003)；

在第一导电类型半导体外延层(002)的有源区上设有第一导电类型JFET区(009)，第一导电类型JFET区(009)上设有第一表面、第二表面和第三表面，其中第一表面和第二表面从外到里分别设有第一导电类型源区(004)和第二导电类型基区(005)；第一表面上方设有源极(006)，第三表面上方设有栅介质(007)和栅极(008)，第二导电类型基区(005)和源极(006)之间设置有第二导电类型注入体区(010)，源极(006)和栅极(008)之间设置有极间隔离介质(011)。

2.如权利要求1所述的带有槽型JFET的碳化硅MOS器件，其特征在于，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。

3.如权利要求1所述的带有槽型JFET的碳化硅MOS器件，其特征在于，第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。

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