MOS器件及其制备方法与流程

allin2025-04-15  46


本申请涉及半导体,具体而言,涉及一种mos器件及其制备方法。


背景技术:

1、硅基igbt统治了高压高电流场景,但硅基igbt无法承受高频工况、且功耗较大等,而sic耐高压耐高温的特性,使得其仅用结构更简单的mosfet器件就能覆盖硅基igbt耐压水平,同时规避其高能耗的缺点。碳化硅基mosfet在相同环境下,对比同规格硅基igbt能量损失减少66%,主要来自于开关损耗的大幅减少。在新能源汽车行业,sic可用于驱动和控制电机的逆变器、车载充电器和快速充电桩等。在光伏发电上,目前光伏逆变器龙头企业已采用sic功率器件替代硅器件。

2、现有技术中,在大多数大功率变流器应用中,mos开关器件需要一个续流二极管来处理反向电流,而传统硅mosfet体内寄生的二极管并不适合此目的,由于少子存储效应导致反向恢复特性较差,引起较大的开关功耗。在实际应用中,通常会在mosfet源漏两端反向并联快速恢复二极管(frd)抑制寄生体二极管导通,并提供新的续流通路,但是外接frd会增加电路模块面积,同时引入额外的寄生参数;在大浪涌电流下,现有的器件容易在源极键合线连接处由于高温损坏,另外栅极总线处的金属也容易熔化,导致器件的可靠性较低。


技术实现思路

1、本申请提供一种mos器件及其制备方法,以解决相关技术中外接frd导致的mos器件可靠性较低的问题。

2、根据本申请的一个方面,提供了一种mos器件,包括衬底以及在衬底的一侧具有漂移层,所述漂移层具有背离所述衬底的第一表面,所述mos器件还包括多个元胞,所述元胞位于所述漂移层背离衬底的一侧,所述元胞包括:源区结构,所述源区结构设置在所述漂移层中且由所述第一表面指向所述衬底的方向延伸,所述源区结构包括第一注入区、第二注入区和多个第三注入区,所述第一注入区间隔设置在所述漂移层中且由所述第一表面指向所述衬底的方向延伸,所述第一注入区具有第一侧面和第二侧面,所述第二注入区分别与所述第一注入区的底面和所述第一侧面接触,所述多个第三注入区间隔设置在所述漂移层中且由所述第一表面指向所述衬底的方向延伸,且所述第三注入区与所述第二侧面接触,至少一个所述第三注入区的底面与所述漂移层接触,所述第一注入区具有第一掺杂类型,所述第二注入区和所述第三注入区具有第二掺杂类型。

3、可选地,在第一方向上所述第三注入区的深度大于所述第二注入区的深度,所述第一方向垂直于所述第一表面。

4、可选地,在第二方向上所述第三注入区具有不同的宽度,所述第二方向平行于所述第一表面。

5、可选地,所述mos器件还包括:第四注入区,所述第四注入区位于所述漂移层中,且与所述第二注入区的底面接触,所述第四注入区具有第二掺杂类型。

6、可选地,所述第三注入区和/或第四注入区的掺杂浓度大于所述第二注入区的掺杂浓度。

7、可选地,所述mos器件还包括:第一导电层,所述第一导电层位于衬底表面,与所述第三注入区和部分所述第一注入区背离所述衬底一侧接触;第二导电层,所述第二导电层位于衬底表面、覆盖第一导电层,与相邻所述第三注入区之间的漂移层区域和部分所述第一注入区背离所述衬底一侧接触。

8、可选地,所述mos器件还包括:结型场效应管,所述结型场效应管位于所述漂移层中且由所述第一表面指向所述衬底的方向延伸,所述源区结构对称设置在所述结型场效应管的两侧,所述结型场效应管分别与所述第二注入区接触;或栅沟槽结构,所述栅沟槽结构位于所述漂移层中且由所述第一表面指向所述衬底的方向延伸,所述源区结构对称设置在所述栅沟槽结构的两侧,所述栅沟槽结构分别与所述第二注入区接触,所述栅沟槽结构包括栅极和栅氧层,所述栅氧层分别位于所述栅极与所述漂移层和所述栅极与所述源区结构之间。

9、根据本申请的一个方面,提供一种mos器件的制备方法,所述制备方法的步骤包括:提供衬底;在所述衬底上形成漂移层,所述漂移层具有背离所述衬底的第一表面;形成源区结构,所述源区结构设置在所述漂移层中且由所述第一表面指向所述衬底的方向延伸,所述源区结构包括第一注入区、第二注入区和多个第三注入区,所述第一注入区间隔设置在所述漂移层中且由所述第一表面指向所述衬底的方向延伸,所述第一注入区具有第一侧面和第二侧面,所述第二注入区分别与所述第一注入区的底面和所述第一侧面接触,所述第三注入区间隔设置在所述漂移层中且由所述第一表面指向所述衬底的方向延伸,且所述第三注入区与所述第二侧面接触,至少一个所述第三注入区的底面与所述漂移层接触,所述第一注入区具有第一掺杂类型,所述第二注入区和所述第三注入区具有第二掺杂类型。

10、可选地,形成所述源区结构的步骤包括:采用离子注入工艺在所述漂移层中形成多个第三注入区,所述第三注入区交替位于所述漂移层中且从所述第一表面上指向所述衬底的方向延伸;采用离子注入工艺在起始第三注入区背离其余所述第三注入区的一侧形成第二注入区,所述第二注入区与所述起始第三注入区的侧壁接触,其中,所述起始第三注入区为所述多个第三注入区中位于边缘的第三注入区;采用离子注入工艺在所述第二注入区中形成所述第一注入区,所述第一注入区与所述第三注入区接触。

11、可选地,在形成所述源区结构之前还包括:采用离子注入工艺在所述漂移层中形成第四注入区,所述第四注入区具有所述第一掺杂类型,在形成所述源区结构之后,所述第四注入区位于所述第二注入区的底面且与所述第二注入区接触。

12、应用本申请的技术方案,提供一种mos器件,该器件中多个第三注入区与漂移层具有不同的掺杂浓度,在mos器件导通后,在第三注入区底部形成pn结结构,即在mos器件内部集成了混合pin/肖特基二极管(merge pin schottky,简称mps),在器件反向大电流的时候,能够降低晶体管的导通压降,降低结温,还能一定程度上抑制电流集中,提高抗浪涌电流冲击能力,提升mos器件的可靠性。



技术特征:

1.一种mos器件,其特征在于,包括衬底以及在衬底的一侧具有漂移层,所述漂移层具有背离所述衬底的第一表面,所述mos器件还包括多个元胞,所述元胞位于所述漂移层背离衬底的一侧,所述元胞包括:

2.根据权利要求1所述的mos器件,其特征在于,在第一方向上所述第三注入区的深度大于所述第二注入区的深度,所述第一方向垂直于所述第一表面。

3.根据权利要求1所述的mos器件,其特征在于,在第二方向上所述第三注入区具有不同的宽度,所述第二方向平行于所述第一表面。

4.根据权利要求1所述的mos器件,其特征在于,所述mos器件还包括:第四注入区,所述第四注入区位于所述漂移层中,且与所述第二注入区的底面接触,所述第四注入区具有第二掺杂类型。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的mos器件,其特征在于,所述第三注入区和/或第四注入区的掺杂浓度大于所述第二注入区的掺杂浓度。

6.根据权利要求1所述的mos器件,其特征在于,所述mos器件还包括:

7.根据权利要求1所述的mos器件,其特征在于,所述mos器件还包括:

8.一种mos器件的制备方法,其特征在于,用于制备权利要求1至7中任意一项所述的mos器件,所述制备方法的步骤包括:

9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,形成所述源区结构的步骤包括:

10.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,在形成所述源区结构之前还包括:


技术总结
本申请公开了一种MOS器件及其制备方法,包括衬底以及在衬底的一侧具有漂移层,漂移层具有背离衬底的第一表面,源区结构设置在漂移层中且由第一表面指向衬底的方向延伸,源区结构包括第一注入区、第二注入区和多个第三注入区,第一注入区间隔设置在漂移层中且由第一表面指向衬底的方向延伸,第一注入区具有第一侧面和第二侧面,第二注入区分别与第一注入区的底面和第一侧面接触,第三注入区间隔设置在漂移层中且由第一表面指向衬底的方向延伸,且第三注入区与第二侧面接触,至少一个第三注入区的底面与漂移层接触,第一注入区具有第一掺杂类型,第二注入区和第三注入区具有第二掺杂类型。以解决相关技术中外接FRD导致的MOS器件可靠性较低的问题。

技术研发人员:李辉斌,李理,郭国强,周璇,陈慧,宋旋坤
受保护的技术使用者:珠海格力电子元器件有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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