一种功率金属氧化物半导体场效应晶体管及电子电路的制作方法

本发明涉及功率半导体电力电子器件，具体涉及一种功率金属氧化物半导体场效应晶体管及电子电路。

背景技术：

1、随着功率集成电路技术的进步，功率半导体器件领域也在持续快速发展。这些器件通常在电流电压特性的第三象限运行，这就对内置二极管的反向恢复特性提出了高标准的要求。传统的垂直扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(c-mos)中的体二极管属于双极型结构，由于体二极管内部存在较多的少数载流子，在反向恢复过程中会产生较大的损耗，因此其反向恢复性能相对较差。

2、目前已经有一些方法用于改善传统金属氧化物半导体场效应晶体管的反向恢复性能。如在源极侧引入肖特基二极管作为内置二极管、通过辐照改变载流子寿命等方法改进器件的反向恢复性能。

3、但是，目前的方法大多集中在金属氧化物半导体场效应晶体管的源极侧或者是漂移区内解决问题，很少考虑从漏极侧进行改进，从而进一步提高器件的反向恢复性能。因此，如何从漏极侧改进提高c-mos的反向恢复性能，是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种功率金属氧化物半导体场效应晶体管及电子电路，以解决现有技术中的至少其中一个问题。

2、为实现上述目的以及其他目的，本发明提供一种功率金属氧化物半导体场效应晶体管，包括：

3、漏极金属层1；

4、设置在所述漏极金属层1上的锗硅异质结结构；

5、设置在所述锗硅异质结结构上的传导区域5；

6、设置在所述锗硅异质结结构上且分别位于传导区域5两侧的体区域6；

7、分别嵌入到所述体区域6中的重掺杂接触区域7；

8、设置在所述传导区域5上的，且同时与所述体区域6、重掺杂接触区域7接触的氧化层8；

9、包裹在所述氧化层8中的重掺杂栅极多晶硅层9；

10、覆盖在所述氧化层8上的源极金属层10。

11、于本发明一实施例中，所述锗硅异质结结构包括：

12、设置于所述漏极金属层1的重掺杂锗硅层3；设置在所述重掺杂锗硅层3上的轻掺杂漂移区4。

13、于本发明一实施例中，所述锗硅异质结结构还包括：

14、设置于所述重掺杂锗硅层3与所述轻掺杂漂移区4之间的重掺杂衬底层2。

15、于本发明一实施例中，所述氧化层8与部分体区域6接触，所述氧化层8与部分重掺杂接触区域7接触。

16、于本发明一实施例中，所述源极金属层10与氧化层8和体区域6的非接触区接触，以及与氧化层8和重掺杂接触区域7的非接触区接触。

17、于本发明一实施例中，与体区域6、重掺杂接触区域7、传导区域5接触的述氧化层(8)的厚度取值范围为30-80nm；；传导区域5的掺杂浓度取值范围为5×1015cm-3至3×1016cm-3；轻掺杂漂移区4的掺杂浓度取值范围为8×1014cm-3至2×1015cm-3；重掺杂栅极多晶硅层9的掺杂浓度取值范围为1×1019cm-3至1×1020cm-3。

18、于本发明一实施例中，所述重掺杂锗硅层3的材料为sige，且掺杂浓度和ge元素的摩尔组分是可调节的。

19、于本发明一实施例中，所述重掺杂锗硅层3的掺杂浓度的取值范围为1×1019cm-3至5×1019cm-3，ge元素的摩尔组分的取值范围为0.1至0.8，重掺杂锗硅层3的厚度取值范围为0.5μm至2.5μm。

20、于本发明一实施例中，所述重掺杂锗硅层3的掺杂浓度的取值范围为1×1018cm-3至1×1019cm-3，ge元素的摩尔组分的取值范围为0.1至0.5，重掺杂锗硅层3的厚度取值范围为0.5μm至1μm。

21、为实现上述目的以及其他目的，本发明提供一种电子电路，所述电子电路包括所述的场效应晶体管。

22、本发明的有益效果：

23、本发明的一种功率金属氧化物半导体场效应晶体管，包括：漏极金属层1；设置在所述漏极金属层1上的锗硅异质结结构；设置在所述锗硅异质结结构上的传导区域5；设置在所述锗硅异质结结构上且分别位于传导区域5两侧的体区域6；分别嵌入到所述体区域6中的重掺杂接触区域7；设置在所述传导区域5上的，且同时与所述体区域6、重掺杂接触区域7接触的氧化层8；包裹在所述氧化层8中的重掺杂栅极多晶硅层9；覆盖在所述氧化层8上的源极金属层10。当晶体管承受反向电压的时候，即金属氧化物半导体场效应晶体管工作在逆向导通状态下时，从源极注入的空穴将流向漏极；然而器件源极侧的异质结结构将会导致能带上的差异变化，使得空穴更容易从漂移区内部进入到锗硅区域中，实现减少漂移区内部空穴浓度的效果，实现改善反向恢复性能。相比于现有金属氧化物半导体场效应晶体管，本发明的场效应管具有反向恢复时间更小、反向恢复时间更短、反向恢复电荷更低的特点，改善了c-mos的反向恢复性能，且可以与现有的源极侧改进技术相适配，进一步改善器件的反向恢复性能。

24、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种功率金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于，所述场效应金体管包括：

2.根据权利要求1所述的功率金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于，所述锗硅异质结结构包括：

3.根据权利要求2所述的功率金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于，所述锗硅异质结结构还包括：

4.根据权利要求1所述的功率金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于，所述氧化层(8)与部分体区域(6)接触，所述氧化层(8)与部分重掺杂接触区域(7)接触。

5.根据权利要求1所述的功率金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于，所述源极金属层(10)与氧化层(8)和体区域(6)的非接触区接触，以及与氧化层(8)和重掺杂接触区域(7)的非接触区接触。

6.根据权利要求4所述的功率金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于，与体区域(6)、重掺杂接触区域(7)、传导区域(5)接触的述氧化层(8)的厚度取值范围为30-80nm；传导区域(5)的掺杂浓度取值范围为5×1015cm-3至3×1016cm-3；轻掺杂漂移区(4)的掺杂浓度取值范围为8×1014cm-3至2×1015cm-3；重掺杂栅极多晶硅层(9)的掺杂浓度取值范围为1×1019cm-3至1×1020cm-3。

7.根据权利要求2所述的功率金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于，所述重掺杂锗硅层(3)的材料为sige，且掺杂浓度和ge元素的摩尔组分是可调节的。

8.根据权利要求7所述的功率金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于，所述重掺杂锗硅层(3)的掺杂浓度的取值范围为1×1019cm-3至5×1019cm-3，ge元素的摩尔组分的取值范围为0.1至0.8，重掺杂锗硅层(3)的厚度取值范围为0.5μm至2.5μm。

9.根据权利要求7所述的功率金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于，所述重掺杂锗硅层(3)的掺杂浓度的取值范围为1×1018cm-3至1×1019cm-3，ge元素的摩尔组分的取值范围为0.1至0.5，重掺杂锗硅层(3)的厚度取值范围为0.5μm至1μm。

10.一种电子电路，其特征在于，所述电子电路包括如权利要求1-9任意一项所述的场效应晶体管。

技术总结
本发明公开了一种功率金属氧化物半导体场效应晶体管，包括包括漏极金属层、锗硅异质结结构、传导区域、体区域、重掺杂接触区域、氧化层(8)、重掺杂栅极多晶硅层、源极金属层；本发明改善了器件的反向回复特性，相较于现有的功率金属氧化物半导体场效应晶体管，本发明的反向恢复时间更小、反向恢复时间更短、反向恢复电荷更低。当晶体管承受反向电压的时候，即金属氧化物半导体场效应晶体管工作在逆向导通状态下时，从源极注入的空穴将流向漏极；然而器件源极侧的异质结结构将会导致能带上的差异变化，使得空穴更容易从漂移区内部进入到锗硅区域中，实现减少漂移区内部空穴浓度的效果，实现改善反向恢复性能。

技术研发人员：徐向涛,俞齐声,陈文锁,张成方,王航,张力
受保护的技术使用者：重庆平伟实业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/2