[实用新型]一种具有相同栅源掺杂的场效应晶体管及其元胞结构有效

申请号：	202020593696.4	申请日：	2020-04-20
公开（公告）号：	CN212676273U	公开（公告）日：	2021-03-09
发明（设计）人：	黄兴;陈欣璐;陈然	申请（专利权）人：	派恩杰半导体（杭州）有限公司
主分类号：	H01L29/06	分类号：	H01L29/06;H01L29/10;H01L29/423;H01L29/808
代理公司：	杭州天昊专利代理事务所(特殊普通合伙) 33283	代理人：	董世博
地址：	310000 浙江省杭州市滨江区浦***	国省代码：	浙江;33
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摘要：
搜索关键词：	一种具有相同掺杂场效应晶体管及其结构
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【说明书】：

本实用新型公开了一种具有相同栅源掺杂的场效应晶体管及其元胞结构。其中具有相同栅源掺杂的场效应晶体管元胞结构，包括：碳化硅衬底，该碳化硅衬底材料的掺杂类型为第一导电类型；在碳化硅衬底的正面和背面分别设有第一导电类型半导体外延层和第一电极；在第一导电类型半导体外延层上依次设置有第二导电类型悬浮区、第一导电类型栅极注入区、第一导电类型源极注入区，栅极注入区上设置有栅极，源极注入区上设置有源极，栅极注入区和源极注入区之间设置有极间介质，所述极间介质用于对栅极和源极进行隔离。

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，具体涉及一种具有相同栅源掺杂的场效应晶体管及其元胞结构。

背景技术

随着材料技术的发展与成熟，SiC材料的宽禁带特性使其具有更高的温度特性和耐压特性，可以突破Si基器件的限制。由于SiC/SiO₂界面的性能和可靠性仍需要进一步的提高，SiC结型场效应晶体管(Junction Field Effect Transistor，JFET)器件结构受到了广泛的关注。SiC JFET除了避免SiC/SiO₂界面缺陷带来的问题，更容易减小元胞尺寸带来更低的导通电阻。由于SiO₂在高温下会激发更多的界面态，因此SiC JFET器件可以最大限度的发掘SiC材料在高温高压特性。

传统的SiC JFET通过PN结控制，载流子从器件的源极流出后，经过一个狭长的沟道区域，流入器件漂移区，并最终被器件漏极收集。器件沟道由位于栅极和源极间的两个PN结控制，从而控制器件的关断和开启。但传统JFET的P型栅极在器件应用层面带来了很多不利影响：首先，在器件导通时，为了避免PN结开通，器件栅极偏压Vgs不能超过PN结正向开启电压V_F0(以碳化硅为例，V_F0＝2.6V,即VgsV_F0)；同时，若器件为常开型，在栅级零偏压导通时，P型栅极与N型沟道之间形成的内建电势(下称“栅极内建电势”)使沟道有一定程度的耗尽，导致沟道电阻较高；在器件处于大电流(临近饱和区)工作时，栅极内建电势导致沟道过早进入夹断状态，导致电流过早饱和，并使得该工作时的导通损耗过高。

实用新型内容

鉴于以上存在的技术问题，本实用新型用于提供一种具有相同栅源掺杂的场效应晶体管及其元胞结构。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：

本实用新型第一方面提供一种具有相同栅源掺杂的场效应晶体管元胞结构，包括：

碳化硅衬底，该碳化硅衬底材料的掺杂类型为第一导电类型，

在碳化硅衬底的正面和背面分别设有第一导电类型半导体外延层和第一电极；

在第一导电类型半导体外延层上依次设置有第二导电类型悬浮区、第一导电类型栅极注入区、第一导电类型源极注入区，栅极注入区上设置有栅极，源极注入区上设置有源极，栅极注入区和源极注入区之间设置有极间介质，所述极间介质用于对栅极和源极进行隔离。

优选地，所述第一导电类型半导体外延层厚度为5～250um，掺杂浓度为1×10¹⁴cm^-3-5×10¹⁸cm^-3。

优选地，元胞一侧的栅极注入区与栅极连接，元胞另一侧的栅极注入区和源极注入区共同连到源极。

优选地，第一导电类型和第二导电类型的掺杂为1×10¹⁴cm^-3-2×10²¹cm^-3的均匀或非均匀掺杂。

优选地，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。

优选地，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型。