[发明专利]一种场效应管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种场效应管，以及制备这种场效应管的制备方法，通过将场效应管中的阱区分离开来，并在相邻两个阱区之间的区域不进行离子注入而选择在其上部通过生长金属来制备肖特基接触，使周边阱区和外延形成的PN结与肖特基接触共同组成一个结势垒肖特基二极管，并且在使用过程中通过使这个结势垒肖特基二极管替代器件自身的寄生PIN二极管或在外部反并联使用的外部快恢复二极管，使得器件具有更低的导通压降，更低的功率损耗及更快的工作效率，也降低了工业成本。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种场效应管及其制备方法。

背景技术

碳化硅(SiC)是继第一代半导体材料硅、锗和第二带半导体材料砷化镓、磷化铟后发展起来的第三代半导体材料，碳化硅材料的宽禁带是硅和砷化镓的2～3倍，使得半导体器件能在较高的温度下工作且具有发射蓝光的能力；其击穿电场比硅和砷化镓都要高出一个数量级，这决定了半导体器件的高压、大功率性能；其高的饱和电子漂移速度和低介电常数决定了器件的高频、高速工作性能；碳化硅的导热率是硅的3.3倍，砷化镓的10倍，使得碳化硅材料的导热性能好，在集成电路工艺上可以大大提高电路的集成度，同时还可以减少冷却散热系统，从而减小器件的体积。综上所述，碳化硅半导体材料具有禁带宽度大、临界击穿场强高、饱和电子漂移率高、热导率高、化学性质稳定等优点，这使得碳化硅基功率器件在高压、高温、高频、大功率、强辐射等方面都有极大的应用前景。在半导体工艺领域上，是制备耐高压、大电流功率器件的理想选择。另外，由于碳化硅所具有的优良的物理和电学特性，再结合具体工艺上的设计特点，常见的SiC MOSFET器件具有开关速度快、导通电阻小等优势，且在较小的外延层厚度下也能实现较高的击穿电压水平，同时减小了功率开关模块的体积，降低了能耗，在功率开关、转化器等应用领域中优势明显。因此，随着碳化硅材料和器件工艺的不断完善，部分归领域被碳化硅所替代指日可待。

碳化硅VDMOS器件在传统逆变电路、斩波电路等电路应用中一般需要与一个反并联二极管共同发挥作用，通常有两种方式：其一为直接使用器件P阱区，N^-漂移区与N⁺衬底形成的寄生PIN二极管。然而，此方式下，因碳化硅PN结导通压降约为3V，故得到的寄生碳化硅二极管的导通压降较大，在实际应用中会大大增加电路中的功耗；并且由于正向导通时漂移区电导调制注入大量过剩载流子，使得寄生碳化硅二极管的反向恢复特性差，从而导致高功率损耗，这与当下强调绿色环保的应用理念相悖；另外，由于SiC材料中的基矢面位错会由于PN结的工作诱导出层错，因此，采用其内部的寄生碳化硅二极管作反并联二极管会影响器件的可靠性，如长时间工作极易引起双极退化，从而导致器件的的电学性能也随之退化，造成导通电阻增大、阻断泄露电流增加等；同时，因其工作速度低而导致工作效率低下，这对碳化硅VDMOS器件在逆变电路、斩波电路等应用中极为不利。其二为将器件与外部一个快恢复二极管(FRD)反并联使用，增加了器件的使用数目，此方式会引起系统成本的上升、体积的增大以及因金属连线增加而导致的可靠性降低，最终使得碳化硅VDMOS器件在传统逆变电路、斩波电路等电路应用中的推广受到了一定的阻碍。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种场效应管，以及制备这种场效应管的制备方法，一定程度上降低了器件的功率损耗，提高了工作效率，同时也降低了系统成本。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

本发明公开一种场效应管，包括N型衬底以及设于N型衬底上的N型外延，其特征在于：所述N型外延上设有通过P型离子注入形成的P-well阱区，所述P-well阱区与所述N型外延的交界面形成PN结，相邻两个P-well阱区之间的N型外延上设有肖特基接触，所述肖特基与所述PN结共同形成结势垒肖特基二极管。

优选地，所述P-well阱区设有N型离子注入的源极接触n⁺区域和P型离子注入的源极接触p⁺区域，所述源极接触p⁺区域设于所述源极接触n⁺区域与P-well阱区边缘之间。