CN221304697U - 一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅mosfet - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET，包括：碳化硅衬底；隔离层，隔离层设于碳化硅衬底上侧面；源极源区，源极源区设于隔离层上侧面；漏极源区，漏极源区设于隔离层上侧面；导电沟道区，导电沟道区设于隔离层上侧面，且导电沟道区的左侧面连接至源极源区的右侧面，导电沟道区的右侧面连接至漏极源区的左侧面；绝缘层，绝缘层设于导电沟道区的上侧面，绝缘层设有凹槽；漏极金属层，漏极金属层连接至漏极源区；栅极金属层，栅极金属层设于绝缘层的凹槽内；以及，源极金属层，源极金属层连接至源极源区，使得沟道中的电荷分布更加均衡，实现沟道电荷平衡，保证器件的使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET。
背景技术
碳化硅器件碳化硅(SiC)材料因其优越的物理特性，广泛受到人们的关注和研究。其高温、高频等的优良特性逐渐成为科研工作者的关注焦点。
在碳化硅横向MOSFET中，传统的MOSFET的漏源电压分布使得逻辑器件在导电沟道中电荷分布有梯度分布，这时候沟道电荷分布不均匀，沟道电阻横向分布不均匀，会在不同的区域形成不同的电阻，当电流流过时会形成热量分布不均匀的问题，容易引起器件失效。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET，使得沟道中的电荷分布更加均衡，实现沟道电荷平衡，保证器件的使用。
本实用新型是这样实现的：一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET，包括：
碳化硅衬底；
隔离层，所述隔离层设于所述碳化硅衬底上侧面；
源极源区，所述源极源区设于所述隔离层上侧面；
漏极源区，所述漏极源区设于所述隔离层上侧面；
导电沟道区，所述导电沟道区设于所述隔离层上侧面，且所述导电沟道区的左侧面连接至所述源极源区的右侧面，所述导电沟道区的右侧面连接至所述漏极源区的左侧面，所述导电沟道区包括第一导电沟道、第二导电沟道、第三导电沟道以及第四导电沟道，第一导电沟道的掺杂浓度<第二导电沟道的掺杂浓度<第三导电沟道的掺杂浓度<第四导电沟道的掺杂浓度；
绝缘层，所述绝缘层设于所述导电沟道区的上侧面，所述绝缘层设有凹槽；
漏极金属层，所述漏极金属层连接至所述漏极源区；
栅极金属层，所述栅极金属层设于所述绝缘层的凹槽内；
以及，源极金属层，所述源极金属层连接至所述源极源区。
进一步地，所述导电沟道区包括至少两个的导电沟道，所述左侧导电沟道的掺杂浓度小于所述右侧导电沟道的掺杂浓度。
进一步地，所述导电沟道区以及隔离层均为P型。
进一步地，所述漏极源区以及源极源区均为N+型。
本实用新型具有如下优点：
本实用新型的MOSFET的导电沟道中建立浓度梯度；该浓度梯度从漏到源掺杂浓度逐渐降低；该横向器件的源漏不可互换，为非对称结构；该器件的阈值电压可以通过调整有浓度梯度的导电沟道中的掺杂浓度来调整；使得沟道中的电荷分布更加均衡，实现沟道电荷平衡，保证器件的使用。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET的原理示意图。
图2是本实用新型一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET的制造方法流程图一。
图3是本实用新型一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET的制造方法流程图二。
图4是本实用新型一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET的制造方法流程图三。
图5是本实用新型一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET的制造方法流程图四。
图6是本实用新型一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET的制造方法流程图五。
图7是本实用新型一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET的制造方法流程图六。
图8是本实用新型一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET的制造方法流程图七。
图9是本实用新型一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET的制造方法流程图八。
图10是本实用新型一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET的制造方法流程图九。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET，包括：
碳化硅衬底1；
隔离层2，所述隔离层2设于所述碳化硅衬底1上侧面，所述隔离层2为P型；
源极源区3，所述源极源区3设于所述隔离层2上侧面，所述源极源区3为N+型；
漏极源区4，所述漏极源区4设于所述隔离层2上侧面，所述漏极源区4为N+型；
导电沟道区5，所述导电沟道区5设于所述隔离层2上侧面，且所述导电沟道区5的左侧面连接至所述源极源区3的右侧面，所述导电沟道区5的右侧面连接至所述漏极源区4的左侧面；所述导电沟道区5包括至少两个的导电沟道，所述左侧导电沟道的掺杂浓度小于所述右侧导电沟道的掺杂浓度，所述导电沟道区5为P型；
绝缘层6，所述绝缘层6设于所述导电沟道区5的上侧面，所述绝缘层6设有凹槽61；
漏极金属层7，所述漏极金属层7连接至所述漏极源区4；
栅极金属层8，所述栅极金属层8设于所述绝缘层6的凹槽61内；
以及，源极金属层9，所述源极金属层9连接至所述源极源区3。
本实用新型中导电沟道区5可以分为至少两个导电沟道，两个导电沟道从漏极金属层7到源极金属层9掺杂浓度逐渐减少，用来平衡其工作时的导电沟道电荷，该MOSFET导电通道由于横向逻辑器件工作时的电压距离其击穿电压有极大的余量，故其没有耐压需求，即使降低耐压之后仍能满足耐压需求，该MOSFET导电通道靠近源极金属层9有最低掺杂浓度是由于横向逻辑器件其源极金属层9接最低电位，栅极金属层8到源极金属层9的栅控电场最大，其产生的反型电荷最多，与漏极金属层7相比其开启时反型层浓度高，故需要增加p型掺杂浓度，使得反型漏极加高电压时其载流子浓度降低，整个沟道的中电荷分布更均匀，实现沟道电荷平衡；该MOSFET导电通道从源极金属层9到漏极金属层7掺杂浓度越来越低，达到相同反型电荷浓度所需电压越来越小，在漏极金属层7加高电压时，电荷分布更均衡；因此，其阈值电压可以通过调整整个导电沟道的掺杂浓度来调整。
如图1至10所示，上述的MOSFET的制造方法，包括如下步骤：
步骤1、在碳化硅衬底1的隔离层2上生长阻挡层a，并对阻挡层a蚀刻形成通孔，通过通孔对隔离层2进行离子注入，形成导电沟道区5；
步骤2、重新生长阻挡层a，并对阻挡层a蚀刻形成通孔，通过通孔对隔离层2进行离子注入，以形成漏极源区4和源极源区3，所述导电沟道区5的左侧面连接至所述源极源区3的右侧面，所述导电沟道区5的右侧面连接至所述漏极源区4的左侧面；
步骤3、在漏极源区4和源极源区3上分别淀积形成漏极金属层7和源极金属层9；
步骤4、重新生长阻挡层a，并对阻挡层a蚀刻形成通孔，氧化形成绝缘层6；
步骤5、重新生长阻挡层a，并对阻挡层a蚀刻形成通孔，继续进行刻蚀形成凹槽61；
步骤6、重新生长阻挡层a，并对阻挡层a蚀刻形成通孔，在凹槽61上淀积，形成栅极金属层8，清除所有阻挡层a。
所述导电沟道区5包括至少两个的导电沟道，所述左侧导电沟道的掺杂浓度小于所述右侧导电沟道的掺杂浓度，所述步骤1进一步具体为：
在碳化硅衬底1的隔离层2上生长阻挡层a，并对阻挡层a蚀刻形成通孔，通过通孔对隔离层2进行离子注入，以形成导电沟道；重复上述步骤，直至完成所有导电沟道区5；例如：设置4个导电沟道时，在碳化硅衬底1的隔离层2上生长阻挡层a，并对阻挡层a蚀刻形成通孔，通过通孔对隔离层2进行离子注入，以形成第一导电沟道区51，在碳化硅衬底1的隔离层2上生长阻挡层a，并对阻挡层a蚀刻形成通孔，通过通孔对隔离层2进行离子注入，以形成第二导电沟道区52，在碳化硅衬底1的隔离层2上生长阻挡层a，并对阻挡层a蚀刻形成通孔，通过通孔对隔离层2进行离子注入，以形成第三导电沟道区53，在碳化硅衬底1的隔离层2上生长阻挡层a，并对阻挡层a蚀刻形成通孔，通过通孔对隔离层2进行离子注入，以形成第四导电沟道区54。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。
Claims (3)
1.一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET，其特征在于，包括：
碳化硅衬底；
隔离层，所述隔离层设于所述碳化硅衬底上侧面；
源极源区，所述源极源区设于所述隔离层上侧面；
漏极源区，所述漏极源区设于所述隔离层上侧面；
导电沟道区，所述导电沟道区设于所述隔离层上侧面，且所述导电沟道区的左侧面连接至所述源极源区的右侧面，所述导电沟道区的右侧面连接至所述漏极源区的左侧面，所述导电沟道区包括第一导电沟道、第二导电沟道、第三导电沟道以及第四导电沟道，第一导电沟道的掺杂浓度<第二导电沟道的掺杂浓度<第三导电沟道的掺杂浓度<第四导电沟道的掺杂浓度；
绝缘层，所述绝缘层设于所述导电沟道区的上侧面，所述绝缘层设有凹槽；
漏极金属层，所述漏极金属层连接至所述漏极源区；
栅极金属层，所述栅极金属层设于所述绝缘层的凹槽内；
以及，源极金属层，所述源极金属层连接至所述源极源区。
2.如权利要求1所述的一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET，其特征在于，所述导电沟道区以及隔离层均为P型。
3.如权利要求1所述的一种电荷平衡阈值电压可调的碳化硅MOSFET，其特征在于，所述漏极源区以及源极源区均为N+型。
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