公开(公告)号：CN118645529A

公开(公告)日：2024-09-13

申请号：CN202410565529.1

申请日：2024-05-09

Applicant: 东南大学

Inventor： 魏家行 ,  樊祥瑞 ,  付浩 ,  隗兆祥 ,  刘斯扬 ,  孙伟锋 ,  时龙兴

IPC: H01L29/78 ,  H01L21/336 ,  H01L29/06

Abstract: 本发明涉及一种高可靠性低损耗的功率器件，包括顶部金属层（1）、各个元胞，以及底部金属层（14）、第一导电类型衬底层（13）、第一导电类型外延层（12）；将第二导电类型深体区（7）延伸至第一导电类型外延层（12）深处，并通过特定刻蚀工艺在底端形成沟槽尖端，将电场转移至深体区，在不影响器件耐压水平的前提下，降低异质结界面处电场，降低漏电流；并且使得第一导电类型外延层（12）的掺杂浓度得以提升，进而提高漂移区和第一导电类型JFET区（10）载流子浓度，进一步降低导通电阻。本发明还提出了相应制造方法，解决了传统功率器件比导通电阻大、续流电压大和漏电流大的问题。

公开(公告)号：CN118335796A

公开(公告)日：2024-07-12

申请号：CN202410375889.5

申请日：2024-03-29

Applicant: 东南大学

Inventor： 魏家行 ,  贺天一 ,  吴团庄 ,  刘斯扬 ,  孙伟锋 ,  时龙兴

IPC: H01L29/78 ,  H01L21/336 ,  H01L21/265

Abstract: 本发明涉及一种具有高迁移率特性的功率半导体器件，包括漏极金属层（1）、第一导电类型的衬底层（2）、第一导电类型的外延层（3）、源极金属层（12）、以及一个或两个沟槽子系统结构，并具体设计沟槽子系统结构多种实施例，组合构建单沟槽子系统结构或双沟槽子系统结构的功率半导体器件；设计方案在器件的栅氧与栅极之间引入应变可调节的结构，通过应变层使沟道区载流子的迁移率提高，在阈值电压几乎不变的情况下，提高了器件的电流能力；并引入高介电常数的应变层，还能使栅极与沟槽侧壁的距离变大，能有效地降低薄栅氧下提前出现电场峰值的风险，此外，器件的栅电极面积减少，降低了器件的栅漏电容和栅源电容，提升了器件的动态特性。

公开(公告)号：CN111668312B

公开(公告)日：2023-08-04

申请号：CN202010541971.2

申请日：2020-06-15

Applicant: 东南大学

Inventor： 魏家行 ,  周华 ,  付浩 ,  隗兆祥 ,  严晓雯 ,  刘斯扬 ,  孙伟锋 ,  时龙兴

IPC: H01L29/78 ,  H01L29/06 ,  H01L21/04

Abstract: 本发明提出一种低导通电阻沟槽碳化硅功率器件及制造工艺，其元胞含N型衬底，N型外延层，沟槽，沟槽内设栅氧层和多晶硅栅，沟槽两侧设有P型体区、N型源区和P+体接触区，沟槽下方设P屏蔽层，P屏蔽层侧设N型埋层。N型埋层制造工艺：N型衬底上外延生长N型漂移区第一部分，之上采用离子注入工艺形成P屏蔽层和N型埋层，继续外延形成N型漂移区第二部分，进行后续工艺流程。本发明于P屏蔽层两侧设有N型埋层，将电场尖峰下移，降低了沟槽拐角电场，降低了界面态密度和缺陷，提高了栅氧层可靠性；消除了下方N型埋层，降低了器件栅电荷，改善了开关特性，进一步提高了器件耐压。

公开(公告)号：CN112993021A

公开(公告)日：2021-06-18

申请号：CN201911310548.5

申请日：2019-12-18

Applicant: 东南大学 ,  无锡华润上华科技有限公司

Inventor： 魏家行 ,  王琪朝 ,  肖魁 ,  王德进 ,  卢丽 ,  杨玲 ,  叶然 ,  刘斯扬 ,  孙伟锋 ,  时龙兴

IPC: H01L29/423 ,  H01L29/78

Abstract: 本发明涉及一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括：沟槽栅极，包括沟槽内的下部和沟槽外的上部，下部在导电沟道宽度方向上的长度小于上部，下部伸入体区且小于体区的深度；绝缘结构，设于漏极区和沟槽栅极之间并向下伸入漂移区，绝缘结构的深度小于漂移区，绝缘结构在漂移区内的深度大于场氧层在漂移区内的深度，绝缘结构在导电沟道宽度方向上的长度小于漂移区，绝缘结构两侧的表面形成有场氧层，上部延伸至场氧层上。本发明的导电沟道为在漂移区和体区中围绕绝缘结构和沟槽栅极设置的立体化结构。因此器件导通时的电流通路得到了扩展，能够大幅降低导通电阻。且绝缘结构可以有效提高器件的耐压性能，并起到辅助耗尽的作用。

公开(公告)号：CN112701159A

公开(公告)日：2021-04-23

申请号：CN202011605794.6

申请日：2020-12-30

Applicant: 东南大学

Inventor： 刘斯扬 ,  严晓雯 ,  付浩 ,  隗兆祥 ,  周华 ,  魏家行 ,  孙伟锋 ,  时龙兴

IPC: H01L29/739 ,  H01L29/423 ,  H01L29/167 ,  H01L21/331

Abstract: 本发明提出了一种多沟道沟槽绝缘栅双极型晶体管及其制造方法，包括P型衬底，N型缓冲层，N型漂移区，第一P型基区，第一P型接触区，第一N型发射极区，沟槽下方设有第二P型基区、第二P型接触区、第二N型发射极区和P型屏蔽层，沟槽的内壁及底部设有栅氧化层，栅氧化层内设有多晶硅栅，沟槽上覆盖有钝化层，上表面形成第一发射极金属和第二发射极金属，P型衬底下表面形成集电极金属。本发明在形成沟槽前，在沟槽下方多次进行P型杂质和N型杂质的离子注入，提升发射极注入效应，从而产生较强的漂移区电导调制效应，使漂移区电阻率显著下降，大幅降低了器件的导通电阻；同时增加导电沟道，降低了沟道电阻。

公开(公告)号：CN108899369B

公开(公告)日：2020-11-03

申请号：CN201810682926.1

申请日：2018-06-27

Applicant: 东南大学

Inventor： 刘斯扬 ,  汤丽芝 ,  李胜 ,  张弛 ,  魏家行 ,  孙伟锋 ,  陆生礼 ,  时龙兴

IPC: H01L29/78 ,  H01L29/267

Abstract: 本发明提出了一种石墨烯沟道碳化硅功率半导体晶体管，其元胞结构包括：N型衬底，衬底表面的N型漂移区，在漂移区两端设置P型基区，各P型基区内分别设有P+型体接触区和N+型源区，在N型漂移区的表面设有栅氧层且所述栅氧层的两端分别延伸进入两侧的P型基区，在栅氧层的表面设有多晶硅栅。其特征在于P型基区表面内嵌有作为沟道的石墨烯条且石墨烯条的两端分别触及N+型源区与P型基区之间的边界和P型基区与N型漂移区之间的边界，在栅宽方向呈蜂窝状分布，器件的导电沟道仍由石墨烯构成，在维持基本不变的导通电阻和电流传输能力下，P型基区被石墨烯条间隔开来，增强辅助耗尽的作用，进一步减小器件整体关态漏电电流，提高击穿电压。

公开(公告)号：CN111354794A

公开(公告)日：2020-06-30

申请号：CN201811583692.1

申请日：2018-12-24

Applicant: 东南大学 ,  无锡华润上华科技有限公司

Inventor： 孙伟锋 ,  娄荣程 ,  肖魁 ,  林峰 ,  魏家行 ,  李胜 ,  刘斯扬 ,  陆生礼 ,  时龙兴

IPC: H01L29/78 ,  H01L21/336

Abstract: 本发明涉及一种功率半导体器件及其制造方法，所述器件包括：衬底；漏极金属；漂移区；基区；栅结构；第一导电类型掺杂区，在基区远离栅结构的一侧与基区接触；源区，设于基区中、第一导电类型掺杂区与栅结构之间；接触金属，设于第一导电类型掺杂区上，与下方的第一导电类型掺杂区形成具有整流特性的接触势垒；源极金属，包裹接触金属，并与源区接触。本发明在源极金属底部引入具有整流特性的接触势垒的接触金属，同时在接触金属的下方加入第一导电类型掺杂区，替代了传统功率器件中寄生的体二极管来完成续流的功能，续流导通压降明显降低，并且器件的反向恢复速度更快于传统功率器件的寄生体二极管的反向恢复速度。

公开(公告)号：CN111354777A

公开(公告)日：2020-06-30

申请号：CN201811585004.5

申请日：2018-12-24

Applicant: 东南大学 ,  无锡华润上华科技有限公司

Inventor： 刘斯扬 ,  张弛 ,  肖魁 ,  孙贵鹏 ,  王德进 ,  魏家行 ,  卢丽 ,  孙伟锋 ,  陆生礼

IPC: H01L29/06 ,  H01L29/10 ,  H01L29/778

Abstract: 本发明涉及一种低导通电阻的异质结半导体器件，包括：金属漏电极，衬底，缓冲层，缓冲层内设有电流阻挡层，在缓冲层上设有栅极结构，所述栅极结构包括金属栅电极，GaN柱，AlGaN层，所述金属栅电极上方设有金属源电极，所述电流阻挡层包括多级电流阻挡层且各层的对称中心共线，各级电流阻挡层环形内口自上而下逐级减小，有效限制了峰值电场并使其远离沟道，保证了器件耐压能力，同时减少了电流损失，AlGaN层和GaN柱在缓冲层上方呈蜂窝状分布，产生多段沟道电流，有效提高了电流能力，使得器件在导通时获得更高的开态电流，从而降低了器件的导通电阻。

公开(公告)号：CN110416284A

公开(公告)日：2019-11-05

申请号：CN201910653705.6

申请日：2019-07-18

Applicant: 东南大学

Inventor： 刘斯扬 ,  赵航波 ,  付浩 ,  魏家行 ,  孙伟锋 ,  陆生礼 ,  时龙兴

IPC: H01L29/06

Abstract: 一种沟槽型半导体功率器件终端保护结构及功率器件，其功率器件结构包括第一导电类型衬底、第一导电类型缓冲层、第一导电类型漂移区，且在第一导电类型漂移区内设有原胞区和终端保护区，在原胞区外部设有主分压环、次分压环和第一导电类型截止环，在分压环的下方设有第二导电类型屏蔽保护层，该结构特征在于，在相邻的分压环之间设有第二导电类型阱区，且各分压环与第二导电类型阱区之间由第一导电类型漂移区隔离，该结构在形成耗尽层辅助耐压的同时，可以避免相邻分压环之间的电位影响，有效减小了分压环氧化层中的电场强度，提升了终端保护结构的耐压能力，且该结构与原有的制造工艺兼容，在保持成本不变的情况下提高了器件的整体性能。

公开(公告)号：CN110176498A

公开(公告)日：2019-08-27

申请号：CN201910366654.9

申请日：2019-04-30

Applicant: 东南大学

Inventor： 魏家行 ,  付浩 ,  赵航波 ,  刘斯扬 ,  孙伟锋 ,  陆生礼 ,  时龙兴

IPC: H01L29/78 ,  H01L29/16 ,  H01L29/10 ,  H01L21/263 ,  H01L21/336 ,  H01L29/06

Abstract: 一种低导通电阻的沟槽碳化硅功率器件及其制造方法。其元胞结构包括，N型衬底，N型外延层，沟槽，沟槽侧壁设有石墨烯层，沟槽内部设有栅氧化层和多晶硅栅，多晶硅栅上方设有钝化层，沟槽两侧设有P型体区、N型源区和P型体接触区，石墨烯层下方设有P型屏蔽层，源区上表面设有源极金属，衬底下表面设有漏极金属。本发明使用电子束法，以金属和碳源气体辅助，在沟槽侧壁生长石墨烯层。本发明特征在于，沟槽侧壁的石墨烯层，降低了导通电阻。石墨烯层下方的屏蔽层，屏蔽了在器件关断状态时流过石墨烯层的电流，提升器件关断特性。使用了金属镍和碳源气体辅助生长石墨烯层，提高了石墨烯层的均匀性、厚度和生长速率。