一种低阈值电压SiC圆形栅VDMOSFET功率器件

【技术领域】

本发明涉及一种低阈值电压SiC圆形栅VDMOSFET功率器件。

【背景技术】

SiC器件碳化硅(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、经济问题，严重制约着SiC功率器件的发展。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，在于提供一种低阈值电压SiC圆形栅VDMOSFET功率器件，提高了VDMOSFET的可靠性。

本发明是这样实现的：一种低阈值电压SiC圆形栅VDMOSFET功率器件，包括纵向自下而上的漏极、N型重掺衬底层、N型轻掺外延层、P型阱区、源极和栅极；

所述栅极为圆形；整个栅极呈圆柱形，其除顶部外均被高k介质包围；

所述P型阱区上设有介质槽，所述介质槽纵向深度小于P型阱区深度；

所述源极以及漏极均设于所述介质槽内。

进一步的，所述源极为环形结构，所述栅极设于所述源极内。

进一步的，所述介质槽内设有突起部，所述栅极底部连接至所述突起部。

进一步的，所述源极为环形结构，且其内侧底部水平向内凸起形成凸起部；所述凸起部连至所述突起部外侧，且所述凸起部上表面连接至所述栅极底部。

进一步的，所述栅极的介质体积相等。

本发明的优点在于：本发明的一种低阈值电压SiC圆形栅VDMOSFET功率器件；

一、具有圆形栅结构，其栅结构在功率器件中心位置，栅的形状为圆形；

二、源极为环绕圆形栅的环形，因为圆形栅控制的电场可以沿所有方向扩散，所以相同面积条件下圆形栅控制的环形源极面积更大，故其相同面积下导通电阻更小；

三、栅极结构为圆形，故与源极接触部分呈现自然过渡，不存在有尖锐角度的情况，不容易发生电荷积累而造成的击穿问题，提高了VDMOSFET的可靠性。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明实施例提供的一种圆形栅SiC VDMOSFET功率器件俯视图；

图2为本发明实施例提供的一种圆形栅SiC VDMOSFET功率器件中心位置切面图；

图3为本发明实施例提供的一种圆形栅SiC VDMOSFET功率器件非中心位置切面图。

【具体实施方式】

本发明实施例通过提供一种低阈值电压SiC圆形栅VDMOSFET功率器件，解决了现有技术中存在阈值电压高、饱和电流时驱动电压高、材料缺陷较多、沟道迁移率较低、成本较高的技术问题，实现了导通电阻低、阈值电压低一级可靠性高的技术效果。

请参阅图1至图3所示，本发明的一种低阈值电压SiC圆形栅VDMOSFET功率器件，包括纵向自下而上的漏极、N型重掺衬底层、N型轻掺外延层、P型阱区、源极和栅极；

所述栅极为圆形；整个栅极呈圆柱形，其除顶部外均被高k介质包围；

所述P型阱区上设有介质槽，所述介质槽纵向深度小于P型阱区深度；

所述源极以及漏极均设于所述介质槽内。

在本发明的另一个实施例中，所述源极为环形结构，所述栅极设于所述源极内。

在本发明的另一个实施例中，所述介质槽内设有突起部，所述栅极底部连接至所述突起部。

在本发明的另一个实施例中，所述源极为环形结构，且其内侧底部水平向内凸起形成凸起部；所述凸起部连至所述突起部外侧，且所述凸起部上表面连接至所述栅极底部。

在本发明的另一个实施例中，所述栅极的介质厚度、长度以及宽度相等，即体积大小一致；所述栅极的介质可以是二氧化硅或者其他高K介质。

圆形栅SiC VDMOSFET功率器件源极为环绕圆形栅的环形结构，因为圆形栅控制的电场可以沿所有方向扩散，所以在相同面积、相同电压条件下圆形栅控制的源极面积更大，故其相同面积下导通电阻更小。

圆形栅SiC VDMOSFET功率器件源极为环绕圆形栅的环形结构，因为圆形栅控制的电场可以沿所有方向扩散，所以在较低电压条件下圆形栅控制的源极就可以导通，在用恒定电流法测阈值电压时，其阈值电压更低。

整个圆形栅的介质厚度及宽度相等，保证栅极在各个方向产生的电场相等，增强一致性，降低由于介质厚度及宽度不同导致的电场分布不均匀。

栅极结构为圆形，故与源极接触部分呈自然过渡，不会出现尖锐角度而导致的电场集聚效应，出现电荷积累而击穿，提高了VDMOSFET的可靠性。

由于采用了圆形栅结构，其在较低的栅电压情况下就能够截断P阱区域，产生电流，故其阈值电压较低。

该功率器件可以用于SiC功率器件及SiC功率集成电路。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。