[发明专利]一种栅控双极-场效应复合碳化硅LDMOS

说明书

本发明公开了一种栅控双极‑场效应复合碳化硅LDMOS，其衬底为碳化硅材料，基区接触的表面形成基极，基极与源极隔离，与栅极电连接，代替传统的碳化硅LDMOS中基区与源极短接的电极连接方式，满足：栅极接入电压时，基区获得的电压使得器件寄生的双极型晶体管开启。该结构与传统LDMOS器件相比，在保证器件具有相同击穿电压的同时，大幅度提高器件的导通电流，极大改善碳化硅晶体管的导通性能。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件技术领域，具体涉及一种横向双扩散金属氧化物半导体晶体管(LDMOS)。

背景技术

碳化硅材料具有良好的物理和电学特性，以其大禁带宽度、高临界击穿电场、高热导率和高饱和漂移速度等独特有点，成为制作高压、高功率、耐高温、抗辐照器件的理想材料，其在军事和民工等发面都有着广泛的前景。利用碳化硅材料制备的电力电子器件已成为目前半导体领域一个热门的研究领域。

碳化硅是唯一可以直接被热氧化的化合物半导体，所以可以成为制作金属-氧化物-半导体结构的合适材料。然而，碳化硅热生长的二氧化硅质量不如硅生长的，SiC/SiO₂的界面电荷比SiC/SiO₂大约高两个数量级，尤其是SiC-SiO₂界面处靠近导带边缘的高界面态密度，会使MOSFET沟道电子迁移率比较低，这将大大降低器件的导通性能。

发明内容

本发明提出了一种栅控双极-场效应复合碳化硅横向双扩散金属氧化物半导体晶体管，旨在不影响击穿特性的前提下，进一步降低器件的导通电阻，改善碳化硅晶体管的导通性能。

本发明的技术方案如下：

该栅控双极-场效应复合碳化硅横向双扩散金属氧化物半导体晶体管，包括：

半导体材料的衬底；

在所述衬底上生成的外延层；

在所述外延层上形成的基区和漂移区；

在所述基区上形成的基区接触和源区以及相应的沟道；

在所述漂移区上形成的漏区；

栅绝缘层，覆盖所述沟道以及漂移区靠近沟道的部分(而靠近漏区的部分主要是作为钝化层)；

栅极，位于栅绝缘层表面；

源极，位于源区表面；

漏极，位于漏区表面；

其特殊之处在于：

所述衬底为碳化硅材料，所述的基区接触的表面形成基极，所述基极与源极隔离，与栅极电连接，满足：栅极接入电压时，基区获得的电压使得器件寄生的双极型晶体管开启。

基极与栅极之间的连接材料可以是导体材料(例如铜或铝)，使得栅极接入电压时基极与栅极电位一致。

基极与栅极之间的连接材料也可以是半导体材料(例如半绝缘多晶硅)；使得基极接入电压时基极电位大于栅极电位，栅极接入电压时栅极电位大于基极电位。

进一步的，碳化硅材料衬底的掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3～1×10¹⁹cm^-3。

进一步的，漂移区的材料为碳化硅，漂移区的掺杂浓度为1×10¹⁵cm^-3。

进一步的，基区接触的掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3。

本发明技术方案的有益效果如下：