[发明专利]一种具有内嵌沟道二极管的SiC MOSFET结构

说明书

本发明提供一种具有内嵌沟道二极管的SiC MOSFET结构，从下至上依次为漏极金属，衬底层，N‑漂移层，JFET区；P‑base区位于JFET区两侧，P‑base预设区域上表面为N+源区及P‑plus区；左侧N+源区、P‑base区以及部分JFET区上表面为MOSFET栅氧，右侧为厚度较薄的沟道二极管栅氧；MOSFET多晶硅栅位于MOSFET栅氧的上表面；沟道二极管多晶硅栅位于沟道二极管栅氧的上表面；隔离氧位于MOSFET多晶硅栅、沟道二极管多晶硅栅以及裸露的MOSFET栅氧和沟道二极管栅氧的上表面；源极金属位于N+源区、P‑plus区及隔离氧的上表面，且与沟道二极管多晶硅栅相连。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种具有内嵌沟道二极管的SiC MOSFET结构。

背景技术

以SiC为代表的宽禁带半导体材料的突破给发展新一代电力电子带来希望。SiC材料具有比Si材料更高的击穿场强、更高的载流子饱和速度和更高的热导率，使SiC电力电子器件比Si的同类器件具有关断电压高、导通电阻小、开关频率高、效率高和高温性能好的特点。SiC电力电子器件将成为兆瓦电子学和绿色能源发展的重要基础之一。

作为单极功率器件，由于其具有低导通电阻、高输入阻抗、高开关速度等优势，SiCMOSFET在阻断电压3000～4500V范围内将成为理想的高压功率开关器件，完全有可能取代Si IGBT器件，进一步提高系统的整体效率以及开关频率。SiC MOSFET作为第三代半导体器件，在电力电子领域中是Si基器件的有力竞争者，由于SiC材料拥有更加卓越的性能优势，使得SiC MOSFET具有在更高温度、更高电压、更高频率下应用的潜力。

在整流器或逆变器系统中，功率网络中的开关器件常常需要反并联一个续流二极管来减缓电压尖峰对于开关器件所带来的冲击。目前对于续流二极管的选择主要有如下几种方案：1、采用外接二极管的方式，但是这会给系统带来额外的寄生电容及电感，增加系统的损耗；2、采用二极管与开关器件集成封装的形式，但这种方法会额外增加芯片的面积，从而增加器件的漏电，使其温度特性发生退化。3、利用MOSFET器件本身的寄生体二极管作为反向工作时的续流管，但对于传统的SiC MOSFET来讲，体二极管的导通还会带来两个问题：一是SiC MOSFET体二极管接近3V的开启电压会造成系统额外的功率损耗；二是体二极管的导通会诱发双极退化现象，这是由于电子空穴对的复合会造成SiC材料缺陷的增生，从而使得整个器件的漏电增加，造成失效。

发明内容

为了解决传统SiC MOSFET结构无法使用体二极管续流的问题，本发明提出一种具有内嵌沟道二极管的SiC MOSFET结构。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明的一个实施例提供了一种内嵌沟道二极管的SiC MOSFET结构，包括：

N-漂移层；

衬底层，位于所述N-漂移层的下表面；

漏极金属，位于所述衬底层的下表面；

JFET区，位于所述N-漂移层的上表面；

P-base区，位于所述JFET区的两侧；

N+源区，位于所述左右P-base区的预设区域的上表面；

P-plus区，位于所述左右P-base区的预设区域的上表面，且位于N+源区外侧；

MOSFET栅氧，位于左侧N+源区、左侧P-base区以及部分JFET区的上表面；

沟道二极管栅氧，位于右侧N+源区、右侧P-base区以及部分JFET区的上表面，厚度要小于所述MOSFET栅氧，且与MOSFET栅氧相邻；

MOSFET多晶硅栅，位于所述MOSFET栅氧的上表面；