[發明專利]具有寬帶隙半導體襯底材料的絕緣柵雙極晶體管及其制作方法

有效

• 申請號: 201711436190.1
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108258040B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 段寶興;孫李誠;呂建梅;楊鑫;楊銀堂
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L21/331;H01L29/06
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

1.具有寬帶隙半導體襯底材料的絕緣柵雙極晶體管，其特征在于，包括：

寬帶隙半導體材料的P+型襯底(801)；

在所述P+型襯底(801)上表面外延生長形成的寬帶隙半導體材料的N+型緩沖層，記為N+型寬帶隙緩沖層(802)；

在所述N+型寬帶隙緩沖層(802)上表面外延生長形成的寬帶隙半導體材料的N型外延層，記為N型寬帶隙外延層(803)；

在所述N型寬帶隙外延層(803)上表面利用晶體鍵合技術結合硅材料的N型鍵合層，記為N型硅鍵合層(804)；

分別在所述N型硅鍵合層(804)上部的左、右兩端區域形成的兩處P型基區(107)；每一處P型基區(107)中形成溝道以及N+型源區(106)和P+溝道襯底接觸(105)，其中N+型源區(106)與溝道鄰接，P+溝道襯底接觸(105)相對于N+型源區(106)位于溝道遠端；

柵氧化層(102)，位于兩處P型基區(107)之間以及部分N+型源區(106)和相應溝道的上表面，中部覆蓋N型硅鍵合層(804)的上表面；

柵極(103)，位于柵氧化層內部；

兩處源極(101、104)，覆蓋相應的P+溝道襯底接觸(105)與N+型源區(106)相接區域的上表面，且兩處源極(101、104)共接；

漏極(108)，位于所述P+型襯底(801)的下表面；

所述N型寬帶隙外延層(803)的厚度和摻雜濃度由器件的耐壓要求決定，N型寬帶隙外延層(803)的摻雜濃度低于N+型寬帶隙緩沖層(802)和P+型襯底(801)的摻雜濃度；具體為：N型寬帶隙外延層(803)的摻雜濃度為(10¹⁴-10¹⁶)cm^-3，P+型襯底(801)的摻雜濃度為1×10²⁰cm^-3，N+型寬帶隙緩沖層(802)的摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3。

2.根據權利要求1所述的具有寬帶隙半導體襯底材料的絕緣柵雙極晶體管，其特征在于：所述寬帶隙半導體材料采用碳化硅、氮化鎵或金剛石。

3.根據權利要求1所述的具有寬帶隙半導體襯底材料的絕緣柵雙極晶體管，其特征在于：耐壓要求為360V，則N型寬帶隙外延層(803)的厚度為5微米，N型寬帶隙外延層(803)及N型硅鍵合層(804)的摻雜濃度為1×10¹⁵cm^-3；

耐壓要求為510V，則N型寬帶隙外延層(803)的厚度為14微米，N型寬帶隙外延層(803)及N型硅鍵合層(804)的摻雜濃度為2×10¹⁵cm^-3；

耐壓要求為720V，則N型寬帶隙外延層(803)的厚度為14微米，N型寬帶隙外延層(803)及N型硅鍵合層(804)的摻雜濃度為1×10¹⁵cm^-3。

4.根據權利要求1所述的具有寬帶隙半導體襯底材料的絕緣柵雙極晶體管，其特征在于：所述P型基區(107)及其N+型源區(106)和P+溝道襯底接觸(105)以及溝道，是在N型硅鍵合層(804)上部通過離子注入以及雙擴散技術形成的。

5.根據權利要求1所述的具有寬帶隙半導體襯底材料的絕緣柵雙極晶體管，其特征在于：所述柵極(103)為多晶硅柵極，所述源極(101、104)為金屬化源極，所述漏極(108)為金屬化漏極。