本技術(shù)涉及半導(dǎo)體，尤其涉及提高通流能力的碳化硅mosfet器件。

背景技術(shù)：

1、碳化硅相比于硅，材料的禁帶寬度、臨界擊穿場強(qiáng)和熱導(dǎo)率等性能均更具優(yōu)勢，這導(dǎo)致原來應(yīng)用于高壓大功率領(lǐng)域的si基igbt器件，可以使用碳化硅mosfet器件進(jìn)行替代，在實(shí)現(xiàn)嚴(yán)苛應(yīng)用需求的同時(shí)，mosfet這種單極性器件由于具備更優(yōu)異的開關(guān)特性，也使得應(yīng)用系統(tǒng)的損耗、成本、尺寸和重量更小。尤其是現(xiàn)在隨著新能源汽車、清潔能源等領(lǐng)域的快速發(fā)展，碳化硅mosfet器件已成為其首選。

2、碳化硅mosfet器件由于自身攜帶的體二極管，在使用過程中可不額外并聯(lián)續(xù)流二極管來實(shí)現(xiàn)保護(hù)，減少器件用量，并且碳化硅mosfet體二極管的p區(qū)與形成溝道的n區(qū)由于歐姆接觸，理論上實(shí)現(xiàn)了短接，從而提高了器件的反向耐壓能力。但是體二極管在具備優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)同樣具有缺點(diǎn)，由于碳化硅外延層具有bpd等材料晶格缺陷，在碳化硅mosfet續(xù)流過程中，體二極管的p區(qū)空穴會容易進(jìn)入到外延層中，這將容易引起外延層中的電子與空穴發(fā)生復(fù)合導(dǎo)致材料晶格缺陷進(jìn)一步蔓延，發(fā)生雙極退化現(xiàn)象，出現(xiàn)較大的缺陷區(qū)，引起器件的性能退化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型針對以上問題，提供了一種提高器件的通流能力，且同時(shí)減小了器件在續(xù)流過程中發(fā)生雙極退化的風(fēng)險(xiǎn)的提高通流能力的碳化硅mosfet器件。

2、本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

3、提高通流能力的碳化硅mosfet器件，包括：

4、碳化硅襯底；

5、碳化硅漂移層，設(shè)置在所述碳化硅襯底上，其頂部設(shè)從下而上依次設(shè)置的n+區(qū)和jfet區(qū)；

6、pw區(qū)，位于jfet區(qū)內(nèi)，從所述碳化硅漂移層的頂面向下延伸，與所述n+區(qū)連接；

7、np區(qū)，位于所述pw區(qū)內(nèi)，從所述pw區(qū)的頂面向下延伸，與所述n+區(qū)設(shè)有間距；

8、pp區(qū)，從所述pw區(qū)的頂面向下延伸，位于所述np區(qū)的中部，與所述n+區(qū)設(shè)有間距；

9、柵氧層，位于所述jfet區(qū)的頂面；

10、歐姆金屬層，位于所述柵氧層內(nèi)，底部與所述np區(qū)和pp區(qū)連接；

11、poly層，位于所述柵氧層的頂面；

12、隔離介質(zhì)層，設(shè)置在所述poly層的頂面，并從側(cè)部向下延伸，與所述np區(qū)連接；

13、正面電極金屬，覆蓋在所述隔離介質(zhì)層和歐姆金屬層的頂面。

14、具體的，所述碳化硅襯底和碳化硅漂移層導(dǎo)電類型均為n型。

15、具體的，所述n+區(qū)的濃度范圍為8e16-5e17cm-2。

16、具體的，所述碳化硅漂移層的濃度范圍為8e15-2e16cm-2。

17、具體的，所述pw區(qū)的濃度范圍為1e17-1e18cm-2。

18、具體的，所述jfet區(qū)的濃度范圍為5e16-1e17cm-2。

19、具體的，所述n+區(qū)的寬度為碳化硅漂移層寬度的5%-8%。

20、本實(shí)用新型有益效果：

21、1、降低器件電阻，提高器件通流能力：

22、在碳化硅器件的電阻分布中，漂移層電阻占比較大，大幅影響著器件的通流能力。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)通過在芯片源區(qū)離子注入形成一層濃度較高的n+區(qū)，降低了碳化硅漂移層電阻，使整個(gè)芯片電阻降低，提高了通流能力。根據(jù)仿真驗(yàn)證，此結(jié)構(gòu)相較于常規(guī)的平面柵碳化硅mosfet器件，通流能力可提高10%-14%。

23、2、減小器件發(fā)生雙極退化的風(fēng)險(xiǎn)：

24、碳化硅mosfet由于自身攜帶的體二極管，在續(xù)流過程中體二極管的p區(qū)空穴會進(jìn)入到漂移層中，引起p區(qū)空穴和漂移層電子相互發(fā)生復(fù)合現(xiàn)象，導(dǎo)致漂移層中的晶格缺陷蔓延，帶來的后果就是器件性能發(fā)生退化，最明顯的就是導(dǎo)通電阻提高，通流能力下降。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)形成的n+區(qū)，由于處于p區(qū)下方且濃度較高，因此在續(xù)流過程中可以更好的截止p區(qū)空穴，防止其進(jìn)入到漂移層中，降低了器件發(fā)生雙極退化的可能性。

技術(shù)特征：

1.提高通流能力的碳化硅mosfet器件，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高通流能力的碳化硅mosfet器件，其特征在于，所述碳化硅襯底（1）和碳化硅漂移層（2）導(dǎo)電類型均為n型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高通流能力的碳化硅mosfet器件，其特征在于，所述n+區(qū)（3）的濃度范圍為8e16-5e17cm-2。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高通流能力的碳化硅mosfet器件，其特征在于，所述碳化硅漂移層（2）的濃度范圍為8e15-2e16cm-2。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高通流能力的碳化硅mosfet器件，其特征在于，所述pw區(qū)（4）的濃度范圍為1e17-1e18cm-2。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高通流能力的碳化硅mosfet器件，其特征在于，所述jfet區(qū)（7）的濃度范圍為5e16-1e17cm-2。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高通流能力的碳化硅mosfet器件，其特征在于，所述n+區(qū)（3）的寬度為碳化硅漂移層（2）寬度的5%-8%。

技術(shù)總結(jié)
提高通流能力的碳化硅MOSFET器件。涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。包括：碳化硅襯底；碳化硅漂移層，設(shè)置在所述碳化硅襯底上，其頂部設(shè)從下而上依次設(shè)置的N+區(qū)和JFET區(qū)；PW區(qū)，位于JFET區(qū)內(nèi)，從所述碳化硅漂移層的頂面向下延伸，與所述N+區(qū)連接；NP區(qū)，位于所述PW區(qū)內(nèi)，從所述PW區(qū)的頂面向下延伸，與所述N+區(qū)設(shè)有間距；PP區(qū)，從所述PW區(qū)的頂面向下延伸，位于所述NP區(qū)的中部，與所述N+區(qū)設(shè)有間距；柵氧層，位于所述JFET區(qū)的頂面；歐姆金屬層，位于所述柵氧層內(nèi)，底部與所述NP區(qū)和PP區(qū)連接；Poly層，位于所述柵氧層的頂面；本技術(shù)降低器件電阻，提高了通流能力，降低了器件發(fā)生雙極退化的可能性。

技術(shù)研發(fā)人員：王正,楊程,裘俊慶,王毅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：揚(yáng)州揚(yáng)杰電子科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240520
技術(shù)公布日：2025/1/2