[發明專利]一種SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管器件及其制造方法在審
| 申請號: | 202110096995.6 | 申請日: | 2021-01-25 |
| 公開(公告)號: | CN112951905A | 公開(公告)日: | 2021-06-11 |
| 發明(設計)人: | 邱凱兵;施俊;田亮;劉昊 | 申請(專利權)人: | 南瑞聯研半導體有限責任公司 |
| 主分類號: | H01L29/739 | 分類號: | H01L29/739;H01L29/423;H01L21/329 |
| 代理公司: | 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224 | 代理人: | 許婉靜 |
| 地址: | 211100 江*** | 國省代碼: | 江蘇;32 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 sic 逆導型 絕緣 柵雙極型 晶體管 器件 及其 制造 方法 | ||
本發明公開了一種SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管器件及其制造方法,晶體管器件包括金屬集電極,從金屬集電極開始依次布置有第一導電類型襯底、第一導電類型buffer層、第二導電類型集電極、第一導電類型漂移區;在第一導電類型襯底和第一導電類型buffer層中有若干個溝槽,溝槽穿透第一導電類型襯底層和第一導電類型buffer層,溝槽內的填充集電極穿透第一導電類型襯底和第一導電類型buffer后與第二導電類型集電極相連;所述第二導電類型集電極是相互分離的陣列結構,各第二導電類型集電極與所述溝槽相對應。本發明的晶體管器件,將續流二極管集成到SiC IGBT中,降低電路寄生參數的同時,提高芯片面積利用率。
技術領域
本發明涉及功率半導體器件技術領域,具體涉及一種SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管器件及其制造方法。
背景技術
碳化硅(SiC)作為第三代寬禁帶材料,具有禁帶寬度大,臨界擊穿電場高,熱導率高,載流子飽和速度高等優點,在功率器件領域倍受青睞。
碳化硅絕緣柵雙極晶體管(SiC IGBT)不僅具有 SiC 材料阻斷電壓高、工作結溫高、抗輻照能力強、工作頻率高等特點,又具有 IGBT 易于驅動、控制簡單、導通壓降低、通態電流大和損耗小的優點,是應用于固態變壓器、高壓脈沖電源、高壓逆變器、柔性交流/直流輸電系統、高壓直流輸電系統、靜止無功補償器等高壓(≥10kV)大功率領域的理想開關器件之一,具有廣闊的發展前景。
一般而言,IGBT的使用需要反并聯一個續流二極管,業界在硅器件上已有集成反并聯二極管的IGBT成為RC-IGBT。但SiC襯底較厚~350μm,且雜質擴散系數低,難以實現分離的集電區,RC-IGBT的實現方式成為從業人員需要思考的問題。
現有技術通常采用P型SiC襯底形成N溝道IGBT,即使減薄后襯底厚度高達-150μm,由于襯底厚度大注入實現困難,且大量雜質高能量注入對SiC晶格可能產生不可恢復的損傷,因此期望通過注入大量N型雜質反型摻雜襯底十分困難,難以實現逆導型SiC IGBT的制備。因此在使用SiC IGBT時需要反并聯一個同等電壓等級的續流二極管,不僅帶來高昂的額外成本,且增加了電路寄生參數。
發明內容
本發明所要解決的技術問題:提供一種SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管結構及其制造方法,降低電路寄生參數的同時,提高芯片面積利用率。
本發明采用的技術方案:
一種SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管器件,包括設置于背面的金屬集電極,從金屬集電極開始依次布置有第一導電類型襯底、第一導電類型buffer層、第二導電類型集電極、第一導電類型漂移區;
在第一導電類型襯底和第一導電類型buffer層中有若干個溝槽,溝槽穿透第一導電類型襯底層和第一導電類型buffer層,溝槽內的填充集電極穿透第一導電類型襯底和第一導電類型buffer后與第二導電類型集電極相連;
所述第二導電類型集電極是相互分離的陣列結構,各第二導電類型集電極與所述溝槽相對應。
一種SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管器件的制造方法,包括以下步驟:
1)選定第一導電類型襯底;
2)在第一導電類型襯底上生長外延層,形成第一導電類型buffer區以及一部分第一導電類型-漂移區,通過選擇性注入第二導電類型雜質形成分離的第二導電類型集電區;
3)在已形成的第二導電類型集電區上,繼續生長第一導電類型-漂移區;
4)通過圖形掩膜阻擋,選擇性離子注入形成第二導電類型阱區;
5)通過自對準方式在圖形掩膜側壁形成側墻;
6)通過離子注入形成第一導電類型發射區;
7)通過圖形掩膜阻擋選擇性離子注入形成重摻雜第二導電類型區;
8)去除表面掩膜,涂覆碳膜保護后進行高溫退火;
9)去除碳膜并犧牲氧化處理表面后,通過熱氧生長或者沉積方式形成柵極絕緣層;
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