[发明专利]提高碳化硅横向双扩散场效应管表面迁移率方法及器件

说明书

一种提高碳化硅横向双扩散场效应管表面迁移率方法及器件，该方法引入一个电压偏置管，使碳化硅LDMOS在正向导通时漂移区表面电子浓度增大，单个电子被漂移区上方氧化层表面陷阱俘获的概率降低，电子迁移率提高；器件包括P型衬底，P型衬底上有P型隔离层将器件分为LDMOS和电压偏置管。LDMOS包括第一N型漂移区、第一源区、第一漏区、栅氧化层和多晶硅栅，其特征在于，栅氧化层上有4块相互分离的多晶硅场板。电压偏置管包括第二N型漂移区、第二源区、第二漏区，第二N型漂移区内有4个N+注入层。所述多晶硅栅与第二源区连接，第一漏区与第二漏区连接，4个多晶硅场板分别与4个N+注入层连接。

技术领域

本发明主要涉及宽禁带功率半导体器件技术领域，具体涉及一种提高碳化硅横向双扩散场效应管表面迁移率的方法及器件，适用于开关电源、逆变器等诸多功率控制处理领域，用于降低正向导通情况下器件的通态损耗。

背景技术

双扩散金属氧化物半导体场效应管(Double-diffused MOSFET,DMOS)具有大电流，耐高压，高开关速度等特性。在开关电源、家用电器、智能电网和交通传输等领域应用广泛。DMOS主要有两种类型，垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管VDMOSFET(VerticalDouble-diffused MOSFET)和横向双扩散金属氧化物半导体场效应管LDMOSFET(LateralDouble-diffused MOSFET),其中LDMOS由于更容易与CMOS工艺兼容应用更加广泛。

近年来，作为第三代宽禁带半导体之一的碳化硅(SiC)材料由于其高击穿场强和高热导率等优点，已经逐步取代硅基材料成为生产节约能源型的高压电力电子器件的理想选择。图1所示为常规的碳化硅LDMOS，包括：P型衬底，在P型衬底上有N型漂移区，在N型漂移区中设有P型基区和N型漏区，P型基区中设有N型源区，在N型漂移区的表面设有栅氧化层，栅氧化层的上表面设有多晶硅栅，在源区和漏区上面接有金属。当在多晶硅栅上施加足够大的正电压时，P型基区上表面形成反型沟道，当源极与漏极之间有电压差时，电子可以通过沟道从N+型有源区注入到N型漂移区，最后被漏极抽取，形成电流。但是由于碳化硅LDMOS的电流路径在氧化层下方，氧化层中表面陷阱会降低载流子的迁移率，对载流子输运产生影响，因此，常规的碳化硅LDMOS导通电阻较高，正向导通特性较差。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种提高碳化硅横向双扩散场效应管表面迁移率方法及器件，该结构在保持击穿电压不变的基础上，有效降低了器件的导通电阻，提高了器件的正向导通特性，降低了器件的开态损耗。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的一种提高碳化硅横向双扩散场效应管表面迁移率方法，该方法引入了一个电压偏置管，在碳化硅LDMOS管正向导通时，电压偏置管漂移区的高电压可以通过金属传输到碳化硅LDMOS管漂移区表面上方的多个多晶硅场板上。多晶硅场板上的高电压有吸引电子的作用，使得LDMOS管漂移区表面电子集聚，电子浓度提高，单个电子被漂移区上方氧化层表面陷阱俘获的概率降低，电子迁移率提高。