[发明专利]基于异质结的高功率密度隧穿半导体器件及其制造工艺

权利要求书

1.一种基于异质结的高功率密度隧穿半导体器件，为轴对称结构，包括N+衬底，其下设有漏极金属，其上设有N-漂移区；其特征在于，N-漂移区上方设有一对间隔设置的石墨烯源区，石墨烯源区上设有源极金属，N-漂移区上设有与石墨烯源区部分交叠的栅介质层，栅介质层上设有多晶硅栅，多晶硅栅上设有钝化层，多晶硅栅与源极金属间隔设置，石墨烯源区与N-漂移区的接触处形成异质结，石墨烯源区、N-型区漂移区和栅介质层之间形成三重接触面，在三重接触面处发生隧穿效应。

2.根据权利要求1所述的一种基于异质结的高功率密度隧穿半导体器件，其特征在于，所述N-型漂移区(2)上表面存在两个间隔的槽，石墨烯源区(3)设置于槽内，石墨烯源区(3)下方的N-型漂移区(2)内设置P+型区(9)。

3.根据权利要求1所述的一种基于异质结的高功率密度隧穿半导体器件，其特征在于，所述石墨烯源区(3)设置于N-型漂移区(2)的上表面，石墨烯源区(3)下方的N-型漂移区(2)内设置P+型区(9)。

4.根据权利要求1所述的一种基于异质结的高功率密度隧穿半导体器件，其特征在于，所述石墨烯源区(3)设置于N-型漂移区(2)的上表面。

5.根据权利要求1所述的一种基于异质结的高功率密度隧穿半导体器件，其特征在于，所述N-型漂移区(2)上表面存在两个间隔的槽，石墨烯源区(3)设置于槽内。

6.根据权利要求1所述的一种基于异质结的高功率密度隧穿半导体器件，其特征在于，所述石墨烯源区(3)下方的N-型漂移区(2)内设置P+型区(9)，栅介质层(5)下方的N-型漂移区(2)内设置一个第二P+型区(10)，第二P+型区(10)与石墨烯源区(3)之间有一定距离。

7.根据权利要求1所述的一种基于异质结的高功率密度隧穿半导体器件，其特征在于，所述N+型衬底(1)和N-型漂移区(2)不受材料限制，可使用碳化硅、氧化镓、硅、金刚石或其他可形成异质结隧穿功率半导体器件衬底和漂移区的材料，所述N+型衬底(1)和N-型漂移区(2)的掺杂浓度也不受限制。

8.根据权利要求1所述的一种基于异质结的高功率密度隧穿半导体器件，其特征在于，所述石墨烯源区(3)不受材料限制，可使用石墨烯、二硫化钼、多晶硅、金属或其他可形成异质结隧穿功率半导体器件源区的材料。

9.根据权利要求1所述的一种基于异质结的高功率密度隧穿半导体器件及其制造工艺，其特征在于，栅介质层(5)的厚度不受限制，并且栅介质层(5)不受材料限制，可使用氧化硅、氧化铝、氧化铪、氧化锆或其他可形成异质结隧穿功率半导体器件栅介质层的材料。

10.一种基于异质结的高功率密度隧穿半导体器件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在N+型衬底(1)的表面上附上碳化硅以形成N-型漂移区(2)；

步骤2：使用刻蚀工艺在N-型漂移区(2)上的表面形成沟槽；

步骤3：使用掺杂工艺在沟槽底部形成P+型屏蔽层(9)；

步骤4：在沟槽底部上形成一层石墨烯源区(3)；

步骤5：使用沉积工艺在N-型漂移区(2)上表面形成栅介质层(5)；

步骤6：使用沉积工艺在栅介质层(5)上表面沉积多晶硅并形成多晶硅栅(6)；

步骤7：用沉积工艺在多晶硅栅(6)上方形成隔离钝化层(7)；

步骤8：最后，在石墨烯源区(3)上表面形成源极金属(4)，在N+型衬底(1)的另一个表面上制作漏极金属(8)。