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1. WO2020000713 - GRAPHENE CHANNEL SILICON CARBIDE POWER SEMICONDUCTOR TRANSISTOR

Publication Number WO/2020/000713
Publication Date 02.01.2020
International Application No. PCT/CN2018/107329
International Filing Date 25.09.2018
IPC
H ELECTRICITY
01
BASIC ELECTRIC ELEMENTS
L
SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
29
Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; Capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof
66
Types of semiconductor device
68
controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified, or switched
76
Unipolar devices
772
Field-effect transistors
78
with field effect produced by an insulated gate
H ELECTRICITY
01
BASIC ELECTRIC ELEMENTS
L
SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
29
Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; Capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof
02
Semiconductor bodies
12
characterised by the materials of which they are formed
26
including, apart from doping materials or other impurities, elements provided for in two or more of the groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22, H01L29/24259
267
in different semiconductor regions
H01L 29/78 (2006.01)
H01L 29/267 (2006.01)
CPC
H01L 29/267
H01L 29/7802
Applicants
  • 东南大学 SOUTHEAST UNIVERSITY [CN/CN]; 中国江苏省南京市 四牌楼2号 No.2 Sipai Building Nanjing, Jiangsu 210096, CN
Inventors
  • 孙伟锋 SUN, Weifeng; CN
  • 刘斯扬 LIU, Siyang; CN
  • 汤丽芝 TANG, Lizhi; CN
  • 李胜 LI, Sheng; CN
  • 张弛 ZHANG, Chi; CN
  • 魏家行 WEI, Jiaxing; CN
  • 陆生礼 LU, Shengli; CN
  • 时龙兴 SHI, Longxing; CN
Agents
  • 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) NANJING SUGAO PATENT AND TRADEMARK FIRM (ORDINARY PARTNERSHIP); 中国江苏省南京市 白下区中山东路198号龙台国际大厦1912室 Room 1912, Longtaiguoji Mansion No.198, East Zhongshan Street, Baixia District Nanjing, Jiangsu 210005, CN
Priority Data
201810682926.127.06.2018CN
Publication Language Chinese (ZH)
Filing Language Chinese (ZH)
Designated States
Title
(EN) GRAPHENE CHANNEL SILICON CARBIDE POWER SEMICONDUCTOR TRANSISTOR
(FR) TRANSISTOR À SEMI-CONDUCTEUR DE PUISSANCE AU CARBURE DE SILICIUM À CANAL DE GRAPHÈNE
(ZH) 一种石墨烯沟道碳化硅功率半导体晶体管
Abstract
(EN)
The present invention provides a graphene channel silicon carbide power semiconductor transistor, and the cellular structure thereof comprises: an N-type substrate and an N-type drift region on the surface of the substrate; P-type base regions are disposed at two ends of the drift region, and a P+type body contact region and an N+type source region are respectively disposed in each P-type base region; a gate oxide layer is disposed on the surface of the N-type drift region, and two ends of the gate oxide layer respectively extend into the P-type base regions at two sides; and a polysilicon gate is provided on the surface of the gate oxide layer. The graphene channel silicon carbide power semiconductor transistor is characterized in that the a graphene strip serving as a channel is embedded in the surface of the P-type base regions, and the two ends of the graphene strip are respectively in contact with the boundaries between the N+type source region and the P-type base regions and the boundaries between the P-type base regions and the N-type drift region; the graphene strip is distributed in a honeycomb shape in a grid width direction; a conducting channel of the device is still composed of graphene; and while on-resistance and current transmission capacity are maintained basically unchanged, the P-type base regions are separated by the graphene strip, thereby enhancing the auxiliary depletion effect, further reducing the overall off-state leakage current of the device, and improving the breakdown voltage.
(FR)
La présente invention porte sur un transistor à semi-conducteur de puissance au carbure de silicium à canal de graphène dont la structure cellulaire comprend : un substrat du type N et une zone de dérive du type N sur la surface du substrat ; des zones de base du type P qui sont placées aux deux extrémités de la zone de dérive, et une zone de contact de corps du type P + et une zone de source du type N + qui sont respectivement placées dans chaque zone de base du type P ; une couche d'oxyde de grille qui est disposée sur la surface de la zone de dérive du type N, deux extrémités de la couche d'oxyde de grille s'étendant respectivement dans les zones de base du type P sur deux côtés ; et une grille en polysilicium qui est disposée sur la surface de la couche d'oxyde de grille. Le transistor à semi-conducteur de puissance au carbure de silicium à canal de graphène est caractérisé en ce que la bande de graphène servant de canal est incorporée dans la surface des zones de base du type P, et les deux extrémités de la bande de graphène sont respectivement en contact avec les limites entre la zone de source du type N + et les zones de base du type P et les limites entre les zones de base du type P et la zone de dérive du type N, la bande de graphène étant répartie sous la forme d'un nid d'abeilles dans un sens de largeur de grille, un canal conducteur du dispositif étant toujours composé de graphène, et tandis que la résistance à l'état passant et la capacité de transmission de courant restent pratiquement inchangées, les zones de base du type P sont séparées par la bande de graphène, améliorant ainsi l'effet d'appauvrissement auxiliaire, réduisant en outre le courant de fuite global à l'état non passant du dispositif, et améliorant la tension de claquage.
(ZH)
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。
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