[發明專利]一種互補型SiC雙極集成晶體管及其制作方法

有效

• 申請號: 201711361495.0
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108110002B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 蒲紅斌;王曦;胡丹丹;封先鋒
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H01L27/082
• 分類號: H01L27/082;H01L21/8228;H01L29/16
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王奇

本發明公開了一種互補型SiC雙極集成晶體管，襯底之上依次設置有八個外延層，鈍化層覆蓋在各個外延層的表面與側壁以及第一外延層末端之外襯底的上表面；第八外延層的上端面覆蓋有電極一，第八外延層末端之外第七外延層的上端表面覆蓋有電極二，第七外延層末端之外第六外延層的上端表面覆蓋有電極三，第四外延層末端之外第三外延層的上端表面覆蓋有電極四，第三外延層末端之外第二外延層的上端表面覆蓋有電極五，第二外延層末端之外第一外延層的上端表面覆蓋有電極六。本發明還公開了該種互補型SiC雙極集成晶體管的制作方法。本發明pnp晶體管與npn晶體管采用上下分布的縱向結構，結構參數設計相互獨立。

技術領域

本發明屬于半導體集成電路技術領域，涉及一種互補型SiC雙極集成晶體管，本發明還涉及該種互補型SiC雙極集成晶體管的制作方法。

背景技術

以碳化硅(SiC)材料制作的SiC集成電路，具有禁帶寬度大、熱導率高、臨界雪崩擊穿電場強度高、飽和載流子漂移速度大及熱穩定性好等優點，SiC集成電路能夠工作在極端環境下的能力也已得到業界認可。其中，SiC雙極集成電路，因其不存在柵氧化層可靠性問題，更適用于高溫環境。然而，由于SiC獨特的性質，其集成雙極晶體管及制造工藝均不兼容于現有技術。

2008年，Shakti Singh和James A.Cooper等在其論文《Demonstration andCharacterization of Bipolar Monolithic Integrated Circuits in 4H-SiC》中公開了第一塊SiC TTL集成電路，測試結果顯示，其可以正常工作在300℃的高溫環境中。2011年，Shakti Singh和James A.Cooper等在其論文《Bipolar Integrated Circuits in 4H-SiC》中公開了可以承受600℃高溫的SiC TTL集成電路，進一步實驗驗證了SiC TTL集成電路的高溫性能。但所公開的SiC TTL集成電路中都只集成了npn晶體管。2014年，Luigia Lanni,Bengt Gunnar Malm等在論文《Lateral p-n-p Transistors and Complementary SiCBipolar Technology》中，首次公開了互補型SiC雙極集成電路，成功將SiC pnp晶體管引入SiC集成電路中，實現了npn晶體管與pnp晶體管的互補集成，但所報道的pnp晶體管與npn晶體管共用同一外延層，使得pnp晶體管與npn晶體管的參數設計存在相互限制的問題，制約了互補型SiC TTL集成電路性能的進一步提高。

鑒于此，針對上述技術問題，有必要研制一種高性能、高可行性的互補型SiC集成雙極晶體管，用于改善純SiC npn晶體管集成電路設計復雜度高及現有互補型SiC集成雙極晶體管設計相互限制等問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種互補型SiC雙極集成晶體管，解決了現有技術的純SiCnpn晶體管集成電路設計復雜與傳統互補型SiC雙極集成電路性能不足的問題。

本發明的另一目的是提供該種互補型SiC雙極集成晶體管的制作方法。

本發明所采用的技術方案是，一種互補型SiC雙極集成晶體管，包括襯底，

襯底的上端面設置有第一外延層，即npn晶體管的發射區，該第一外延層的材料為n型SiC，

第一外延層的上端面設置有第二外延層，即npn晶體管的基區，該第二外延層的材料為p型SiC，

第二外延層的上端面設置有第三外延層，即npn晶體管的集電區，該第三外延層的材料為n型SiC，

第三外延層的上端面設置有第四外延層，即pn結隔離層的p層，該第四外延層的材料為p型SiC，

第四外延層的上端面設置有第五外延層，即pn結隔離層的n層，該第五外延層的材料為n型SiC，