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专利号: 2020103646641
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有非均匀体二极管的SiC MOSFET器件,其特征在于:包括n型4H-SiC衬底(1),在n型4H-SiC衬底(1)上表面设有缓冲层(2),缓冲层(2)上表面设有漂移区(3),漂移区(3)上表面设有电流扩展层(4),电流扩展层(4)中间隔镶嵌有p阱区(5),每个p阱区(5)中镶嵌有一个n+源区(6),每个n+源区(6)中镶嵌有一个p+接触区(7),p+接触区(7)下端面与p阱区(5)接触;相邻p阱区(5)的上端面共同覆盖有一个栅氧化层(8),该栅氧化层(8)同时覆盖在部分n+源区(6)以及n+源区(6)之间电流扩展层(4)上表面,栅氧化层(8)上表面设有多晶硅栅(9),栅氧化层(8)和多晶硅栅(9)的外表面共同包裹有隔离介质层(10);在p+接触区(7)、+n源区(6)以及隔离介质层(10)之上共同覆盖有源极(11);n型4H-SiC衬底(1)下表面设有漏极(12);还包括栅极(13),栅极(13)覆盖于隔离介质层(10)上表面并与多晶硅栅(9)相连。

2.根据权利要求1所述的具有非均匀体二极管的SiC MOSFET器件,其特征在于:所述的n型4H-SiC衬底(1)的厚度为100μm-500μm,直径为3英寸-8英寸。

3.根据权利要求1所述的具有非均匀体二极管的SiC MOSFET器件,其特征在于:所述的缓冲层(2)采用n型4H-SiC材料,厚度为0.1μm-1.0μm,杂质浓度为1x1018cm-3-1x1019cm-3。

4.根据权利要求1所述的具有非均匀体二极管的SiC MOSFET器件,其特征在于:所述的漂移区(3)采用n型4H-SiC材料,厚度为5.0μm-65μm,杂质浓度为1x1014cm-3-2x1016cm-3,杂质浓度自上表面至下表面呈梯度递增规律分布,杂质浓度递增梯度不小于1x1014cm-4。

5.根据权利要求1所述的具有非均匀体二极管的SiC MOSFET器件,其特征在于:所述的电流扩展层(4)采用n型4H-SiC材料,厚度为0.5μm-5.0μm,杂质浓度不低于漂移区(3)的杂质浓度,杂质浓度为1x1014cm-3-2x1016cm-3。

6.根据权利要求1所述的具有非均匀体二极管的SiC MOSFET器件,其特征在于:所述的p阱区(5)的形状根据需要采用条形、圆形、环形、正四边形、正六边形以及正八边形中的一种或多种的组合,p阱区(5)的厚度为0.5μm-3.0μm,相邻p阱区(5)之间的间隔距离为0.5μm-

5.0μm。

7.根据权利要求1所述的具有非均匀体二极管的SiC MOSFET器件,其特征在于:所述的n+源区(6)的厚度为0.1μm-0.5μm,n+源区(6)的杂质浓度为1x1018cm-3-1x1019cm-3。

8.根据权利要求1所述的具有非均匀体二极管的SiC MOSFET器件,其特征在于:所述的p+接触区(7)的厚度为0.2μm-0.8μm,p+接触区(7)的杂质浓度为2x1018cm-3-2x1019cm-3,p+接触区(7)的宽度为Wp+,自芯片边缘至芯片中央,Wp+呈递增的非均匀分布规律,总递增幅度不小于0.5μm,且位于芯片边缘元胞的Wp+小于位于芯片中央元胞的Wp+。

9.根据权利要求1所述的具有非均匀体二极管的SiC MOSFET器件,其特征在于:所述的栅氧化层(8)采用SiO2、Al2O3、HfO2中的一种或多种的组合,栅氧化层(8)的厚度为10nm-

100nm。