[發(fā)明專利]一種碳化硅門極可關(guān)斷晶閘管及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810756210.1
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108878523B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李思敏
• 申請（專利權(quán)）人: 北京優(yōu)捷敏半導(dǎo)體技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01L29/745
• 分類號: H01L29/745;H01L21/332;H01L29/06
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 張晶;郭佩蘭

1.一種碳化硅門極可關(guān)斷晶閘管，為在N+型SiC襯底上面設(shè)有的PNPN四層SiC結(jié)構(gòu)，其上層為多條由復(fù)數(shù)個重復(fù)排列的上管P型發(fā)射區(qū)組成的條帶，中層由上管N型基區(qū)、多條由復(fù)數(shù)個重復(fù)排列的上管N型濃基區(qū)組成的條帶和上管N型濃基區(qū)匯流條組成，其中，上管N型濃基區(qū)和上管N型濃基區(qū)匯流條摻雜濃度比上管N型基區(qū)高，上管N型濃基區(qū)和上管N型濃基區(qū)匯流條位于上管N型基區(qū)的上部；上管P型發(fā)射區(qū)的下面有上管N型基區(qū)，上管N型基區(qū)的下面有下層上管P型集電區(qū)，上管P型集電區(qū)的下面有底層下管N型發(fā)射區(qū)，下管N型發(fā)射區(qū)的下面為N+型SiC襯底，該上管P型發(fā)射區(qū)的上表面連接陽極金屬層，該N+型襯底下表面連接陰極金屬層，其特征在于：

該上管N型濃基區(qū)與上管N型濃基區(qū)匯流條相交或平行；

該上管N型濃基區(qū)匯流條的上方設(shè)有的門極金屬層，與上管N型濃基區(qū)匯流條的上表面相連接；

該重復(fù)排列的上管P型發(fā)射區(qū)組成的的條帶內(nèi)相鄰發(fā)射區(qū)之間的重復(fù)間距在50μm以內(nèi)；

該上管N型濃基區(qū)匯流條圍繞在上管N型濃基區(qū)周圍；

該上管N型濃基區(qū)匯流條也圍繞在上管P型發(fā)射區(qū)周圍；

該上管N型濃基區(qū)與該上管P型發(fā)射區(qū)間隔排列。

2.如權(quán)利要求1所述的碳化硅門極可關(guān)斷晶閘管，其特征在于：所述的上管N型濃基區(qū)的表面雜質(zhì)濃度是上管N型基區(qū)的雜質(zhì)濃度的10倍以上。

3.如權(quán)利要求1所述的碳化硅門極可關(guān)斷晶閘管，其特征在于：所述上管N型基區(qū)和上管N型濃基區(qū)通過氧化層與陽極金屬層連接。

4.如權(quán)利要求1所述的碳化硅門極可關(guān)斷晶閘管，其特征在于：該下管N型發(fā)射區(qū)的厚度為0。

5.一種碳化硅門極可關(guān)斷晶閘管的制造方法，其特征在于，包括下列工藝步驟：

A.提供一套碳化硅門極可關(guān)斷晶閘管的掩膜版，包含：

第一掩膜版，為上管P型發(fā)射區(qū)圖形的掩膜版，該上管P型發(fā)射區(qū)圖形為多條由復(fù)數(shù)個重復(fù)排列的上管P型發(fā)射區(qū)圖形單元形成的上管P型發(fā)射區(qū)條帶組成，該上管P型發(fā)射區(qū)條帶內(nèi)相鄰上管P型發(fā)射區(qū)圖形單元的重復(fù)間距在50μm以內(nèi)；

第二掩膜版，為含有上管N型濃基區(qū)圖形與上管N型濃基區(qū)匯流條圖形的掩膜版，該上管N型濃基區(qū)圖形為多條由復(fù)數(shù)個重復(fù)排列的上管N型濃基區(qū)圖形單元形成的上管N型濃基區(qū)條帶組成，該上管N型濃基區(qū)條帶內(nèi)相鄰上管N型濃基區(qū)圖形單元的重復(fù)間距與上管P型發(fā)射區(qū)條帶內(nèi)相鄰上管P型發(fā)射區(qū)圖形單元的重復(fù)間距相同；該上管N型濃基區(qū)匯流條圖形與上管N型濃基區(qū)圖形相交或平行，該上管N型濃基區(qū)匯流條圖形圍繞在上管N型濃基區(qū)條帶周圍；

當(dāng)?shù)诙谀ぐ嫔系纳瞎躈型濃基區(qū)圖形與第一掩膜版上的上管P型發(fā)射區(qū)圖形對準(zhǔn)時，上管N型濃基區(qū)匯流條圖形也圍繞在上管P型發(fā)射區(qū)條帶周圍；

B. 提供N+型SiC襯底；

C. 在N+型SiC襯底上面，外延一層下管N型發(fā)射區(qū)層；

D. 在下管N型發(fā)射區(qū)層上面外延一層上管P型集電區(qū)層；

E. 在上管P型集電區(qū)層上面外延一層上管N型基區(qū)層；

F. 在上管N型基區(qū)層的上面外延一層上管P型發(fā)射區(qū)層；

G. 采用第一掩膜版進(jìn)行光刻，通過腐蝕，形成上管P型發(fā)射區(qū)；

H. 采用第二掩膜版進(jìn)行光刻，通過離子注入和退火激活，在該上管N型基區(qū)上部形成上管N型濃基區(qū)和上管N型濃基區(qū)匯流條；

I. 生長氧化層，光刻腐蝕出上管P型發(fā)射區(qū)的接觸孔和上管N型濃基區(qū)匯流條的接觸孔；

J. 濺射金屬層，通過光刻腐蝕形成陽極金屬層和門極金屬層；

K. 在N+型SiC襯底的下表面濺射陰極金屬層。