[发明专利]一种高压碳化硅MOS器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高压碳化硅MOS器件及其制备方法，其包括：漏极形成在N型重掺杂衬底下表面，N型重掺杂衬底上设有N型轻掺杂缓冲区，N型轻掺杂缓冲区上设有两个不相邻的P型阱区，P型阱区上都设有P型重掺杂源区和N型重掺杂源区，P型重掺杂源区和N型重掺杂源区为横向相连接，N型重掺杂源区的侧边与P型阱区的边缘处设有一定距离，在N型轻掺杂缓冲区和P型阱区的上表面设有所述高K绝缘层，在高K绝缘层的上表面设有栅极多晶硅区，在栅极多晶硅区的上表面设有栅极电极，在P型重掺杂源区和N型重掺杂源区的上表面设有源极电极。该高压碳化硅MOS器件可以有效地实现功率器件的运行快和损耗低的性能，还可以在高频条件下提高开关速度。

技术领域

本发明涉及半导体功率技术领域，具体涉及一种高压碳化硅MOS器件及其制备方法。

背景技术

功率MOS器件是一种电子开关，其开关状态受控于栅极电压，导通时由电子或空穴导电，其具有控制简单和开关快速的优点，因而被广泛应用于功率电子系统，主要包括开关电源和电机驱动等。击穿电压和比导通电阻为功率MOS的两个主要参数，其中随着功率器件的击穿电压的增大，其比导通电阻也急剧增加，对于高压MOS器件更加明显。传统的MOS器件采用硅材料为基底，对硅片进行MOS器件的制作，这种硅基MOS器件在高温条件下运行较慢、击穿电压低、比导通电阻大且损耗较高，这将影响高温条件下的电力电子设备的工作。

碳化硅SiC材料有着优异的电学性能，如较大的禁带宽度、较高的热导率、较高的电子饱和漂移速度以及较高的临界击穿电场，使其在高温、高频、大功率、抗辐射应用场合下成为十分理想的半导体材料。碳化硅半导体材料在电力领域中被广泛应用于制备大功率电子器件。目前，出现的传统的碳化硅MOS器件有着较低的击穿电压和较大的比导通电阻，这种碳化硅MOS功率器件在高温条件下运行较慢，且损耗较高，这将影响高温条件下的电力电子设备的工作。

针对上述问题，传统的MOS功率器件有以下不足：

(1)在高温条件下运行较慢；

(2)在高温条件下损耗较高；

(3)较低的击穿电压；

(4)较大的比导通电阻。

因此，亟待一种高压碳化硅MOS器件，可以解决高温条件下运行慢和损耗高的现象，以及提高击穿电压和降低比导通电阻。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高压碳化硅MOS器件及其制备方法，利用SiC的耐高温、高临界电场和高热电导率等特性，对其进行MOS器件的制备，采用双N型沟道的MOS结构，可以有效地提高击穿电压和降低比导通电阻，进而实现功率器件的运行快和损耗低的性能，还可以在高频条件下提高开关速度。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种高压碳化硅MOS器件，包括：N型重掺杂衬底，N型轻掺杂缓冲区，P型阱区，P型重掺杂源区，N型重掺杂源区，高K绝缘层，栅极多晶硅区，栅极电极，源极电极和漏极电极。

进一步地，所述漏极电极形成在所述N型重掺杂衬底的下表面，在所述N型重掺杂衬底上设有所述N型轻掺杂缓冲区，在所述N型轻掺杂缓冲区上设有两个不相邻的P型阱区，且所述P型阱区是以所述器件的中线对称，在所述P型阱区上都设有所述P型重掺杂源区和N型重掺杂源区，所述P型重掺杂源区和N型重掺杂源区为横向相连接，且所述P型重掺杂源区设在远离栅结构区的一侧，所述N型重掺杂源区设在接近栅结构区的一侧，所述N型重掺杂源区的侧边与所述P型阱区的边缘处设有间隔，所述N型轻掺杂缓冲区、P型阱区、P型重掺杂源区和N型重掺杂源区的上表面与所述衬底基片的上表面在同一水平面上，在所述N型轻掺杂缓冲区和P型阱区的上表面设有所述高K绝缘层，在所述高K绝缘层的上表面设有所述栅极多晶硅区，在所述栅极多晶硅区的上表面设有所述栅极电极，在所述P型重掺杂源区和N型重掺杂源区的上表面设有所述源极电极。