[實用新型]一種埋溝式SiC IGBT常關器件

有效

• 申請號: 201822220913.0
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN209471967U
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 謝龍飛;葉娜;曹琳;李碧珊
• 申請（專利權）人: 西安中車永電電氣有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L21/04
• 代理公司: 西安新動力知識產權代理事務所(普通合伙) 61245
• 代理人: 劉強

本實用新型提供了一種埋溝式SiC IGBT常關器件，其結構包括p+襯底層、n?漂移區、p+注入區、n?耗盡區、p+隔離區、p?生長區、n注入區、n+發射極區和n埋溝區。本實用新型提供的埋溝式SiC IGBT常關器件，能夠在導通時溝道遠離SiC/SiO²界面一定的距離以減小界面態的影響，從而提高溝道處載流子的遷移率，同時本實用新型提出的器件為常關型，易于控制和應用。

技術領域

本實用新型屬于SiC IGBT材料技術領域，具體涉及一種埋溝式SiC IGBT常關器件。

背景技術

SiC作為第三代半導體材料，具有高臨界擊穿電場、高熱導率、高載流子飽和漂移速度等優點，而且，近年來SiC晶體品質逐步提高，外延制備和其他工藝技術日益成熟，使其成為制備新型大功率低功耗電力電子器件最理想的材料。SiC IGBT以其高輸入阻抗，大導通電流密度，低通態壓降及低損耗等優點，成為了研究的熱點。具有高阻斷電壓的n溝道和p溝道的SiC IGBT已經有報道。

但是研究發現，SiC IGBT及MOSFET的通態電阻要比理論值大很多，其主要的原因是SiC/SiO₂界面存在著高密度的界面態，導致反型溝道中的電子遷移率很低，在4H-SiC中僅為1-20cm²/Vs，因此設法提高溝道中載流子的遷移率對降低通態電阻具有重要的意義。

文獻《A Study on Pre-Oxidation Nitrogen Implantation for theImprovement of Channel Mobility in 4H-SiC MOSFETs》通過在MOSFET柵極氧化層形成前離子注入N，然后在進行柵氧和退火，從而提高溝道中載流子遷移率。根據該文獻中數據顯示，其溝道中的載流子遷移率最高為80cm²/Vs。然而，該文獻的技術缺陷在于：第一、工藝復雜。根據其報告，首先是離子注入一定劑量的N，然后在1175℃下3.5小時形成氧化層,然后在950℃下退后3小時。需要注意的是要精確控制注入的劑量和能量，同時確保在柵氧形成后，注入的N被激活。第二、影響閾值電壓。由圖可以看出，隨著注入劑量的增加，雖然能夠提高溝道中載流子的遷移率，但是會減小閾值電壓，不利于應用。

文獻《一種具有埋溝結構的SiC IGBT的設計與分析》提出了一種具有埋溝的SiCIGBT結構。文獻中提到，其實現方法為在P型(0001)晶相的4H-SiC襯底上外延生長的厚為2um、摻雜濃度為l×10¹⁸cm^-3的N型緩沖層和一層100um、摻雜濃度為l×10¹⁵cm^-3的N型漂移層，然后再使用離子注入的方式形成摻雜濃度為3×10¹⁸cm^-3，厚為0.5um的p+阱區，之后再在P+阱區上外延一個0.5um厚，摻雜為6×10¹⁵cm^-3的P-阱區，最后Al離子注入形成摻雜濃度為lx10¹⁹cm^-3、0.3um厚的N+有源區；通過向P-阱區注入l×10¹⁷cm^-3的氮離子形成埋溝區。在N型漂移層的上部的JFET區是通過向P-阱中注入氮離子轉換成的濃度為2×10¹⁶cm^-3的N-JFET區，在N-JFET上部的區域即從表面至0.2um深處的摻雜濃度為6×10¹⁷cm^-3。該文獻中存在的技術缺陷為：第一、實現工藝復雜，需要多次的精確的離子注入實現，工藝難度大。第二、器件結構為常開性器件結構，不易于控制。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提高SiC IGBT溝道中載流子的遷移率，提供了一種埋溝式SiC IGBT常關器件，使其在導通時溝道遠離SiC/SiO²界面一定的距離以減小界面態的影響，從而提高溝道處載流子的遷移率，同時本實用新型專利提出的器件為常關型，易于控制。