[發明專利]碳化硅半導體器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201710076020.0
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN106876255B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 溫正欣;張峰;申占偉;田麗欣;閆果果;趙萬順;王雷;劉興昉;孫國勝;曾一平
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L21/04
• 分類號: H01L21/04;H01L29/06;H01L29/423;H01L29/78
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明提供了一種碳化硅半導體器件，可應用于高壓領域，由多個元胞并聯形成，各元胞結構包括：p+襯底；外延層，位于所述襯底之上；兩個離子注入的n勢壘區，分別疊置于所述外延層上兩側；兩個離子注入的p+屏蔽區，分別疊置在各所述n勢壘區之上；兩個p+基區，分別與各所述p+屏蔽區相鄰；兩個n+源區，分別疊置在各所述p+基區之上，且與所述p+基區相鄰；集電極層，位于所述襯底之下；兩個發射極，分別位于各所述p+基區和各n+源區之上；柵氧化層，位于所述兩個n+源區之上；柵電極，位于所述柵氧化層之上。此外，本發明還提供了一種碳化硅半導體器件的制備方法，通過離子注入，在器件內部形成空穴勢壘，提高發射極注入比，大幅提高器件導通性能。

技術領域

本發明屬于碳化硅半導體器件領域，具體涉及一種碳化硅半導體器件及其制備方法。

背景技術

碳化硅(SiC)作為一種新興的第三代半導體材料，具有優良的物理和電學特性。在電動汽車、軌道交通、智能電網、綠色能源等領域有著廣泛的應用前景。

SiC IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)器件兼具MOSFET(金氧半場效晶體管)器件開關速度快和BJT(雙極型三極管)器件導通電阻小的特點，在電力電子領域具有廣泛的應用前景。通過利用漂移區電導調制作用，IGBT的漂移區電阻相對于MOSFET大幅降低。作為一種功率器件，IGBT需要更厚、更低摻雜的外延漂移區支撐更高的電壓，因此SiC IGBT器件的漂移區壓降仍然較高，限制了SiC IGBT器件的應用。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種碳化硅半導體器件及其制備方法，以解決上述的至少一項技術問題。

(二)技術方案

根據本發明的一方面，提供了一種碳化硅半導體器件，由多個元胞并聯形成，各所述元胞結構包括：

一p+襯底；

一外延層，位于所述p+襯底之上；

兩個離子注入的n勢壘區，分別疊置于所述外延層上兩側；

兩個離子注入的p+屏蔽區，分別疊置在各所述n勢壘區之上；

兩個p+基區，分別與各所述p+屏蔽區相鄰；

兩個n+源區，分別疊置在各所述p+基區之上，且與所述p+基區相鄰。

優選地，所述元胞結構還包括：

一集電極層，位于所述p+襯底之下；

兩個發射極，分別位于各所述p+基區和各n+源區之上；

一柵氧化層，位于所述兩個n+源區之上；

一柵電極，位于所述柵氧化層之上。

優選地，所述n勢壘區的注入離子為N或者P，注入離子的摻雜濃度為5×10¹⁶cm^-3～3×10¹⁷cm^-3，其中3×10¹⁷也可以表示為3.00E+017。

優選地，兩個所述n勢壘區的間距(即勢壘間距)為1μm～8μm。

優選地，所述p+屏蔽區的注入離子為Al或者B，注入離子的摻雜濃度為5×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁹cm^-3。

優選地，兩個所述p+屏蔽區的間距為8μm～16μm。