[发明专利]碳化硅功率半导体器件和场效应晶体管

说明书

本申请涉及一种碳化硅功率半导体器件和场效应晶体管。包括衬底、多个间隔设置的栅极沟槽。多个间隔设置的栅极沟槽形成于衬底的一侧。每个栅极沟槽内设置第一栅极和第二栅极。第一栅极和第二栅极沿衬底延伸的方向排布。第一栅极为第一导电类型。第二栅极为第二导电类型。每个栅极沟槽的内壁形成栅极氧化层。栅极氧化层位于栅极沟槽的内壁和第一栅极和第二栅极之间。第一栅极和第二栅极形成PN结后，第二栅极会被第一栅极完全耗尽，形成空间电荷区。空间电荷区可以承受电压，相当于增加了栅极氧化层的厚度。栅极氧化层的厚度增加所以减少了栅极和屏蔽区之间的电容，进而减少了栅电荷，从而能够提高开关速率，降低开关损耗。

技术领域

本申请涉及半导体领域，特别是涉及一种碳化硅功率半导体器件和场效应晶体管。

背景技术

第三代半导体碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)是宽禁带半导体材料其具有击穿电场强度高、热稳定性好且载流子饱和漂移速度高等优点，在高功率器件中具备应用优势。功率半导体器件常用于高电压、大电流、高温的工作环境中，在功率电子领域逐渐取代了传统硅(Si)材料。但是，现有功率半导体器件开关损耗较大。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题提供一种碳化硅功率半导体器件和场效应晶体管。

一种碳化硅功率半导体器件，包括：

衬底；

多个间隔设置的栅极沟槽，形成于所述衬底的一侧；

每个所述栅极沟槽内设置第一栅极和第二栅极，所述第一栅极和所述第二栅极沿所述衬底延伸的方向排布，所述第一栅极为第一导电类型，所述第二栅极为第二导电类型；

每个所述栅极沟槽的内壁形成栅极氧化层，所述栅极氧化层位于所述栅极沟槽的内壁和所述第一栅极和所述第二栅极之间。

在一个实施例中，在沿着所述衬底延伸的方向，所述第一栅极的宽度小于等于所述第二栅极的宽度。

在一个实施例中，所述第一栅极的宽度在0.1μm到3μm之间，所述第二栅极的宽度在0.2μm到5μm之间。

在一个实施例中，还包括第二栅极延伸部，所述第二栅极延伸部位于所述栅极氧化层、所述第一栅极和所述第二栅极之间，所述第二栅极延伸部和所述第二栅极一体成型。

在一个实施例中，相邻的两个所述栅极沟槽之间形成层叠设置的源极区和主体区，所述主体区靠近所述衬底设置，所述第二栅极延伸部靠近所述衬底的表面与所述衬底表面之间的距离小于所述主体区靠近所述衬底的表面到所述衬底表面的距离。

在一个实施例中，在所述衬底的延伸方向，所述多个间隔设置的栅极沟槽的同侧设置有屏蔽区，所述源极区和所述主体区位于所述屏蔽区和所述栅极沟槽之间，所述屏蔽区为第二导电类型，所述屏蔽区延伸到所述栅极沟道底部的部分覆盖部分所述栅极沟槽的底部。

在一个实施例中，还包括多个电流传播层，所述电流传播层为第一导电类型，每个所述电流传播层位于所述主体区远离所述源极区的一侧，所述电流传播层还位于与所述主体区和所述源极区相邻的所述屏蔽区和所述栅极沟槽之间。

在一个实施例中，所述电流传播层的掺杂浓度为5×10¹⁶cm^-3-2×10¹⁸cm^-3，厚度为0.1μm-3μm。

一种金属氧化物半导体场效应晶体管，包括所述的碳化硅功率半导体器件。

一种绝缘栅双极型晶体管，包括所述的碳化硅功率半导体器件。