[实用新型]一种三栅SiC横向MOSFET功率器件

说明书

本实用新型提供了一种三栅SiC横向MOSFET功率器件，包括SiC衬底，设有一衬底凹槽；SiC外延层，设有一外延凹槽；所述SiC外延层设于所述衬底凹槽内；P型阱区，设有介质槽，所述介质槽内设有沟道区；所述P型阱区设于所述外延凹槽内；栅极，所述栅极包括两个第一侧栅以及一顶栅，所述顶栅两端部分别连接至所述栅极的一端部的侧面，形成倒U型结构，所述顶栅和第一侧栅除顶部以及连接处外均被高k介质包围，所述倒U型结构设于所述介质槽内，且突出于所述介质槽；漏极以及源极，所述源极以及源极设于所述介质槽内，且设于所述U型结构两侧；解决SiC功率MOSFET阈值电压高、饱和工作时驱动电平高，驱动功耗大的问题。

技术领域

本实用新型涉及一种三栅SiC横向MOSFET功率器件。

背景技术

SiC器件中碳化硅(SiC)材料因其优越的物理特性，广泛受到人们的关注和研究。其高温大功率电子器件具备输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、耐高温高压等优点，在开关稳压电源、高频加热、汽车电子以及功率放大器等方面取得了广泛应用。

然而，其还存在阈值电压高、饱和电流时驱动电压高、材料缺陷较多、沟道迁移率较低、成本较高等技术以及经济问题，导致严重制约着SiC功率器件的发展。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种三栅SiC横向MOSFET 功率器件，解决SiC功率MOSFET阈值电压高、饱和工作时驱动电平高，驱动功耗大的问题。

本实用新型是这样实现的：一种三栅SiC横向MOSFET功率器件，包括

一SiC衬底，所述SiC衬底上设有一衬底凹槽；

一SiC外延层，所述SiC外延层内设有一外延凹槽；所述SiC外延层设于所述衬底凹槽内；

一P型阱区，所述P型阱区内设有介质槽，所述介质槽内设有沟道区；所述P型阱区设于所述外延凹槽内；

一栅极，所述栅极包括两个第一侧栅以及一顶栅，所述顶栅两端部分别连接至所述栅极的一端部的侧面，形成倒U型结构，所述顶栅和第一侧栅除顶部以及连接处外均被高k介质包围，所述倒U型结构设于所述介质槽内，且突出于所述介质槽；

一漏极，所述漏极设于所述介质槽内，且设于所述U型结构一侧；

以及，一源极，所述源极设于所述介质槽内，且设于所述U型结构另一侧。

进一步地，所述栅极还包括至少一个第二侧栅，所述第二侧栅均匀间隔设于两个所述侧栅内，且所述第二侧栅一端部连接至所述顶栅，所述第二侧栅处于顶栅连接处外均被高K介质包裹。

进一步地，所述第一侧栅与第二侧栅的厚度以及宽度相等。

进一步地，所述介质槽纵向深度小于P型阱区深度。

进一步地，所述第一侧栅纵向深度大于等于介质槽深度。

本实用新型的优点在于：

一、具有三个相连的栅结构，包括一个平面栅和两个沟槽栅，三个栅从三个方向包裹导电沟道，从三个方向对沟道区进行反型，使得SiC横向器件在较低的栅电压情况下就可以形成足够的反型层载流子浓度，在相同电流条件下有较低的阈值电压；

二、三个相连栅结构在过了阈值电压，逐步增加栅电压时，形成一圈围绕栅的高载流字浓度沟道，增大反型层载流子浓度，使得在相同栅电压条件下，载流子浓度增加，带电流能力增加；

三、三个相连栅结构可以在栅电压较低时就能实现有足够低的比导通电阻，使得SiC横向MOSFET功率器件，饱和工作时栅驱动电压降低，降低功率器件驱动能耗。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。