[实用新型]一种SiC基MOS器件

说明书

本实用新型提供一种SiC基MOS器件，包括至下而上依次设置的欧姆接触电极层、SiC外延材料基片层、二维材料薄膜层、氧化物薄膜层和栅电极层。本实用新型提供的一种SiC基MOS器件，利用高迁移率、高面电导率的传输层，提高SiC基MOS器件的热稳定性和高压击穿能力。

技术领域

本实用新型涉及半导体集成电路领域，尤其涉及一种SiC基MOS器件。

背景技术

碳化硅(SiC)是目前发展最快的宽禁带功率半导体材料，SiC材料的物理和电学特性相比于传统的Si材料具有明显的优势。SiC具有禁带宽、热导率高、击穿场强高、饱和电子漂移速率高等特点，同时还兼具有极好的物理及化学稳定性、极强的抗辐照能力和机械强度等。因此，基于宽禁带 SiC材料的电子器件可用于高温、大功率、高频、高辐射等电力电子领域，并能够充分发挥SiC基器件在节能减排方面所占据的重要优势和突出特点。

尽管如此，SiC基金属-氧化物-半导体(MOS)功率器件在栅介质层的沟道电子迁移率、可靠性等方面遇到了较大挑战，其中主要的原因是，热氧化SiC衬底而形成的SiO₂层与SiC衬底之间有较多的界面态，界面态对载流子的散射导致MOS器件沟道的载流子迁移率比SiC体材料低一个数量级，因此，SiC基MOS器件具有较高的沟道电阻使得SiC开关器件的功率转换损耗大大升高。同时也导致SiC基MOS器件栅介质高场应力下的可靠性降低。这就需要寻找新的方法生长一种高速电子传输层，高迁移率、高面电导率的传输层有利于降低SiC基MOS器件的沟道电阻，从而有助于提高 SiC基MOS器件的栅介质界面处的热控能力，进而提高器件的高温可靠性。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种SiC基MOS器件，通过设置高迁移率、高面电导率的传输层，提高SiC基MOS器件的热稳定性和高压击穿能力。

本实用新型要解决的技术问题是这样实现的：一种SiC基MOS器件，包括至下而上依次设置的欧姆接触电极层、SiC外延材料基片层、二维材料薄膜层、氧化物薄膜层和栅电极层。

进一步的，所述二维材料薄膜层为MoS₂、BN材料、Bi₂Te₃或Bi₂Se₃。

进一步的，所述二维材料薄膜层的厚度范围为1～50nm。

进一步的，所述氧化物薄膜层为SiO₂、Al₂O₃、Si_xN_y、AlN、AlON或 HfO₂。

进一步的，所述氧化物薄膜层的厚度范围为5～50nm。

进一步的，所述栅电极层为Al、Ni、Ti、W、Mo、Ag、Au、Pt或它们的复合金属层。

本实用新型具有如下优点：利用二维材料的高迁移率特性以及与SiC材料的晶格匹配特性，将一定厚度的二维材料淀积于三维SiC材料的上表面，并生长氧化物薄膜层，以提高二维材料与三维材料SiC界面处的沟道载流子迁移率，提高SiC基MOS器件的热稳定性和高压击穿能力，起到重要的革新作用。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型实施例一的SiC基MOS器件结构示意图。

图2为本实用新型实施例二的SiC基MOS器件结构示意图。

图3为本实用新型实施例三的SiC基MOS器件结构示意图。

图4为本实用新型实施例四的SiC基MOS器件结构示意图。

具体实施方式