【技術實現步驟摘要】
本申請涉及半導體器件及其制造領域，特別是涉及一種基于拓展導電溝道的常關型碳化硅高壓jfet器件及其制備方法?。
技術介紹
1、當今半導體產業對功率器件的要求與日俱增，目前功率半導體器件由硅材料主導，面對電力電子技術向更高阻斷電壓、更快開關速度以及更高工作溫度的發展趨勢，硅基功率器件的局限性日益顯現。傳統的硅基功率器件性能已經逼近其材料的理論極限，在高溫高壓環境下無法滿足新一代電力電子系統的要求。碳化硅材料作為寬禁帶半導體材料，與傳統硅材料相比，具有寬禁帶寬度、高臨界擊穿電場、高電子飽和漂移速度、高導熱率等優勢，是大功率、高溫、高頻和抗輻照應用場合下極為理想的半導體材料。
2、結型場效應晶體管（junction-field-effect-transistor，jfet）是一種電壓控制器件，利用橫向jfet器件和電阻等無源器件的集成，能夠實現各類模擬集成電路和數字集成電路。jfet功率器件僅通過pn結實現柵電壓控制，不存在sio2/sic界面態問題，在可靠性方面相較于碳化硅ldoms有著明顯的優勢，而且相比于mos控制方式，pn結門極結構的開啟電壓隨溫度變化較小，降低了器件在高溫環境中誤觸發的可能性。
3、碳化硅jfet器件相較于mosfet具有開啟相對容易、不含低可靠性的柵氧化層、輸入電阻較高、噪聲較少等特點。現有的碳化硅jfet器件分為常開型和常關型兩大類，常開型器件相較于常閉型器件電流能力更好，但常開型碳化硅jfet器件關閉時，需要在柵極施加負電壓耗盡導通溝道，能量損耗較大，而且增加了電路設計難度。常關
技術實現思路
1、本專利技術提供一種能夠提高常關型器件電流能力的基于拓展導電溝道的常關型碳化硅高壓jfet器件。
2、針對上述問題，本專利技術采用如下技術方案：
3、本專利技術所述的一種基于拓展導電溝道的碳化硅高壓jfet器件，包括：
4、n型襯底，在n型襯底上生長p型外延，在p型外延上生長有n漂移區，在n型漂移區內設有p型埋層、第一p型阱摻雜區、第二p型阱摻雜區、第一n型阱摻雜區及第一n型高摻雜區，所述第一p型阱摻雜區觸及p型埋層，
5、所述第二p型阱摻雜區的底部高于p型埋層的上表面，當器件導通時，由第二p型阱摻雜區與p型埋層之間的n型漂移區形成第一導通溝道；所述第一n型高摻雜區位于第一p型阱摻雜區與第二p型阱摻雜區之間且第一n型高摻雜區與第一p型阱摻雜區相接觸，
6、在第一p型阱摻雜區內設有第一p型高摻雜區，在第二p型阱摻雜區內設有第二p型高摻雜區，在第一n型阱摻雜區內設有第二n型高摻雜區；在所述第一p型阱摻雜區、第一p型高摻雜區、第一n型高摻雜區、第二p型阱摻雜區、第二p型高摻雜區、第一n型阱摻雜區、第二n型高摻雜區及n型漂移區表面設有氧化層介質，
7、在所述第一p型高摻雜區和第一n型高摻雜區上引出源極金屬電極并構成器件源極，在所述第二p型高摻雜區上引出柵極金屬電極并構成器件柵極，在所述第二n型高摻雜區上引出漏極金屬電極并構成器件漏極，
8、所述第二p型高摻雜區包括與第一p型高摻雜區同方向并呈直線排列的兩個或兩個以上的第二p型高摻雜單元且相鄰的第二p型高摻雜單元相分離；在相鄰的第二p型高摻雜單元之間設有溝槽且溝槽的兩側面分別與相鄰的第二p型高摻雜單元相抵觸，在溝槽內設有拓展導電結構并由拓展導電結構形成第二導通溝道，與第二p型高摻雜區相連并具有等電位。
9、當本專利技術所述器件處于關斷狀態時，源極接入零電位電壓，柵極接入零電位電壓，p型埋層、第二p型阱摻雜區分別與n型漂移區耗盡，當漏級未施加電壓時，p型埋層、第二p型阱摻雜區與位于其中的部分n型漂移區恰好耗盡，使得導通溝道被形成的耗盡層恰好夾斷，上述耗盡區域隨著漏級端施加電壓增大而擴大，實現常關型碳化硅高壓jfet器件關斷狀態和反向耐壓過程；
10、當本專利技術所述器件處于開啟狀態時，源極接入零電位電壓，柵極接入范圍為0~2.7v電壓，當柵極接入非零電位電壓時，p型埋層、第二p型阱摻雜區與位于其中的部分n型漂移區耗盡區域范圍縮小，使得原本被耗盡層夾斷的導通溝道打開，隨著柵極施加電壓增大，輔助反型電極下方緊鄰的部分第二p型阱摻雜區反型，形成特第二通溝道，增大正向導通時碳化硅常關型高壓jfet器件的電流能力，使得碳化硅常關型高壓jfet器件處于開啟狀態時飽和電流大小有效地提升。
11、本專利技術所述的一種基于拓展導電溝道的常關型碳化硅高壓jfet器件的制備方法，
12、在碳化硅基上形成n型襯底；?在上述n型襯底上外延生長出p型外延；在p型外延上外延生長出n型漂移區；
13、在所述n型漂移區通過高能離子注入形成p型埋層；
14、在n型漂移區上進行p型離子注入并形成第一p型阱摻雜區和第二p型阱摻雜區；在所述n型漂移區上進行n型離子注入并形成第一n型阱摻雜區；在n型漂移區和第一n型阱摻雜區上進行高摻雜n型離子注入并分別形成第一n型高摻雜區和第二n型高摻雜區；
15、在第一p型阱摻雜區和第二p型阱摻雜區上進行高摻雜p型離子注入并分別在n型漂移區和第一n型阱摻雜區上形成第一p型阱摻雜區和相分離的第二p型高摻雜單元；
16、熱退火處理后，對相鄰第二p型高摻雜單元之間的第二p型阱摻雜區區域進行刻蝕并形成溝槽，在所述溝槽的底部及內壁上生長氧化層，再在氧化層內淀積金屬后形成拓展導電結構；
17、在n型漂移區、第一p型高摻雜區、第二p型高摻雜區、第一n型高摻雜區、第二p型阱摻雜區、第二p型高摻雜區、拓展導電結構、第一n型阱摻雜區及第二n型高摻雜區表面上進行淀積一層氧化層介質；
18、對第一p型高摻雜區、第一n型高摻雜區、第二p型高摻雜區和拓展導電結構以及第二n型高摻雜區上方的氧化層介質局部區域進行刻蝕并形成通孔，再在氧化層介質上淀積金屬層，最后，對所述金屬層進行刻蝕以形成源極、柵極和漏級。
19、與現有技術相比，本專利技術有如下優點：
20、本專利技術提供了一種基于拓展導電溝道的常關型碳化硅高壓jfet器件及其制備方法，與傳統的硅基jfet器件相比，sic器件突破了傳統硅基耐壓能力的極限與工作溫度極限，在高壓、大功率、高溫的環境下工作優勢更加明顯。由于器件部分導通溝道不存在sic-sio2界面，所以溝道載流子的等效遷移率更高，并且pn結門極結構的開啟電壓隨溫度變化較小，?降低了器件在高溫環境中誤觸發的可能性。
21、本專利技術所述的常關型碳化硅高壓jfet器件具有開態電流能力大的優點。本專利技術通過在相鄰p阱摻雜區內通過刻蝕溝槽并生長氧化層形成多個拓展導電結構，將多個拓展導電結構與整個jfet器件柵極電極相連，在通過常規柵電極控制器件導通溝道開啟的同時，利用拓展導電結構或者說利用輔助反型電極下方的第二p型阱摻本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于拓展導電溝道的碳化硅高壓JFET器件，包括：
2.根據權利要求1所述的基于拓展導電溝道的碳化硅高壓JFET器件，其特征在于，所述拓展導電溝道（023）包括設在溝槽底部及內壁上的氧化層（022），在氧化層（022）內填充金屬以形成輔助反型電極（024），所述輔助反型電極（024）與所述柵極金屬電極連接。
3.根據權利要求1或2所述的基于拓展導電溝道的碳化硅高壓JFET器件，其特征在于，拓展導電結構（023）的數量為3-6個。
4.一種基于拓展導電溝道的常關型碳化硅高壓JFET器件的制備方法，其特征在于，
5.根據權利要求4所述的基于拓展導電溝道的常關型碳化硅高壓JFET器件的制備方法，其特征在于，用于形成P型埋層（003）的高能離子注入，其摻雜雜質為Al摻雜劑量為1e10~5e10，能量為1.2MeV~10MeV。
6.?根據權利要求4所述的基于拓展導電溝道的常關型碳化硅高壓JFET器件的制備方法，其特征在于，P型離子注入，其摻雜雜質為Al摻雜劑量為1e10?~5e10，能量為10keV~1MeV，其摻雜?N型
7.?根據權利要求4所述的基于拓展導電溝道的常關型碳化硅高壓JFET器件的制備方法，其特征在于，高摻雜N型離子注入，其摻雜雜質為N摻雜劑量為1e11?~5e11，能量為1.2MeV~10MeV。高摻雜P型離子注入，其摻雜雜質為Al摻雜劑量為1e11~5e11，能量為1.2MeV~10MeV。
...【技術特征摘要】
1.一種基于拓展導電溝道的碳化硅高壓jfet器件，包括：
2.根據權利要求1所述的基于拓展導電溝道的碳化硅高壓jfet器件，其特征在于，所述拓展導電溝道（023）包括設在溝槽底部及內壁上的氧化層（022），在氧化層（022）內填充金屬以形成輔助反型電極（024），所述輔助反型電極（024）與所述柵極金屬電極連接。
3.根據權利要求1或2所述的基于拓展導電溝道的碳化硅高壓jfet器件，其特征在于，拓展導電結構（023）的數量為3-6個。
4.一種基于拓展導電溝道的常關型碳化硅高壓jfet器件的制備方法，其特征在于，
5.根據權利要求4所述的基于拓展導電溝道的常關型碳化硅高壓jfet器件的制備方法，其特征在于，用于形成p型埋層（003）的高能...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬杰，張龍，彭麒維，劉斯揚，孫偉鋒，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：
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