[發明專利]一種采用異質結結構的可控硅及其制造方法

有效

• 申請號: 201710365079.1
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107180858B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 鄒有彪;廖航;童懷志;劉宗賀;徐玉豹;王泗禹;王禺
• 申請（專利權）人: 富芯微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/10
• 分類號: H01L29/10;H01L21/336;H01L29/74
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種采用異質結結構的可控硅，其特征在于：包括P型穿通區(1)、N型長基區(2)、P+陽極區(3)、P型短基區(8)，P型穿通區(1)設于N型長基區(2)兩側，N型長基區(2)上側設有P型短基區(8)，N型長基區(2)下側設有P+陽極區(3)，P+陽極區(3)下側與陽極(4)相連；

所述P型短基區(8)上側設有N+陰極區(7)，N+陰極區(7)上側與陰極(6)相連；

所述P型短基區(8)與P型穿通區(1)之間設有溝槽(10)；

所述P型穿通區(1)、N+陰極區(7)、P型短基區(8)上側均覆有氮化硅鈍化層(5)；

所述P型短基區(8)上側還設有門極(9)；

P型短基區和N+陰極區形成的PN結只存在于體內，器件表面沒有PN結；

所述P型穿通區(1)、N型長基區(2)、P+陽極區(3)、P型短基區(8)的材料均為硅，N+陰極區(7)的材料為碳化硅。

2.根據權利要求1所述的一種采用異質結結構的可控硅，其特征在于：所述N+陰極區(7)的材料為寬禁帶半導體材料，該寬禁帶半導體材料采用氮化鎵或砷化鎵。

3.根據權利要求1所述的一種采用異質結結構的可控硅制造方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：襯底材料準備、氧化、穿通區光刻、穿通擴散、短基區擴散、濃硼區光刻、濃硼區擴散、陰極區光刻、N型摻雜碳化硅外延生長、碳化硅刻蝕、溝槽光刻、溝槽腐蝕、氮化硅鈍化、玻璃鈍化、引線孔光刻、蒸鋁、鋁反刻、鋁合金、背面金屬化；

所述襯底材料準備步驟中選擇N型半導體硅片，所選N型半導體硅片電阻率為30～300Ω·cm，硅片厚度為230～300μm，并進行雙面拋光。

4.根據權利要求3所述的一種采用異質結結構的可控硅制造方法，其特征在于：所述氧化步驟的條件是氧化溫度為1000℃～1100℃，時間為4h～8h，氧化層的厚度為1.4μm～2μm。

5.根據權利要求3所述的一種采用異質結結構的可控硅制造方法，其特征在于：所述穿通擴散的步驟為：首先對穿通區進行硼預淀積，溫度為1050℃～1100℃，時間為2h～4h，方塊電阻為3～5Ω/□；然后對穿通區進行再擴散，溫度為1200℃～1270℃，時間為120h～180h。

6.根據權利要求3所述的一種采用異質結結構的可控硅制造方法，其特征在于：所述短基區擴散的步驟為：首先對短基區進行淡硼預淀積，溫度為850℃～950℃，時間為0.5h～1h，方塊電阻為30～50Ω/□；然后對短基區進行硼再擴散，溫度為1200℃～1250℃，時間為25h～30h，方塊電阻為60～100Ω/□，結深為35μm～40μm。

7.根據權利要求3所述的一種采用異質結結構的可控硅制造方法，其特征在于：所述濃硼區擴散的步驟為：首先進行濃硼預淀積，溫度為1000℃～1050℃，時間為1h～2h，方塊電阻為5～8Ω/□；然后進行濃硼再擴散，溫度為1200℃～1250℃，時間為5h～8h。

8.根據權利要求3所述的一種采用異質結結構的可控硅制造方法，其特征在于：所述N型摻雜碳化硅外延生長步驟的條件是溫度為1500℃～1700℃，時間為1h～2h；溝槽腐蝕步驟的條件是槽深為50～70μm。