The present invention provides SiC Schottky gate bipolar a vertical channel transistor, including N+ silicon carbide substrate is formed on the surface of the silicon carbide substrate N+ emitter contact metal layer, P+ N+ buffer layer is formed on the silicon carbide substrate, formed in the drift region P P+ buffer layer, collector zone formed in P the drift region of P+, P+ formed in the collector region of the collector contact metal layer; also includes at least two vertical grooves formed in the drift region of the P, a Schottky gate metal layer is formed on each channel. The device provided by the invention, the channel structure of longitudinal channel of the JFET device in the P drift region and superstructure with Schottky contact metals as gate devices to replace the traditional IGBT device, the device channel width is 0.5 ~ 1.5 m. The device of the invention has the advantages of simple manufacturing process, low cost and high current gain of the device, and can be used for switching power supply, power conversion, automobile electronic and petroleum drilling equipment, etc..
【技术实现步骤摘要】
一种纵向沟道的SiC肖特基栅双极型晶体管及制备方法
本专利技术属于微电子
,涉及半导体器件,特别是一种基于纵向沟道肖特基栅的碳化硅双极型晶体管及制备方法。
技术介绍
随着电力电子技术的快速发展,大功率半导体器件的需求越来越显著。由于材料的限制,传统的硅器件特性已经到达它的理论极限,碳化硅是最近十几年来迅速发展起来的宽禁带半导体材料,它具有宽禁带、高热导率、高载流子饱和迁移率、高功率密度等优点,能够适用于大功率、高温及抗辐照等应用领域。其中,IGBT(碳化硅绝缘栅双极晶体管)是一种具有MOS电压控制和双极导通调制相结合的器件。它具有MOSFET的输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高的优点,又具有双极功率晶体管的电流密度大、饱和电压低、电流处理能力强的优点。它是可用于需要高压、大电流和高速应用领域的非常理想的功率器件,用途非常广泛。然而,人们逐渐发现,由于栅氧化层的存在MOS器件并不适用于高温、高电场强度领域。为了充分利用SiC材料的优良特性,无需栅氧化层的SiC功率开关器件是非常必要的。设计新型结构避免栅氧化层对器件性能的影响是非常重要的。同时,在保留其电流关断能力大,栅极驱动简单的特性的同时,简化器件结构,降低工艺难度,也是非常有吸引力的。图1为传统的IGBT结构,其中区域1’为发射极接触金属层,区域2’为N+碳化硅衬底2,区域3’为P+缓冲层3,区4’为P-漂移区4,区域5’为P阱,区域6’为N型掺杂区,区域7’为栅极,区域8’为氧化层,区域9’为发射极,器件工作时,栅极施加电压,P阱区靠近表面的部分反型形成导电沟道。栅氧化层的存在引入 ...
【技术保护点】
一种纵向沟道的SiC肖特基栅双极型晶体管,其特征在于,包括N+碳化硅衬底(2),形成于所述N+碳化硅衬底(2)表面的发射极接触金属层(1),形成于所述N+碳化硅衬底(2)上的P+缓冲层(3),形成于所述P+缓冲层(3)上P‑漂移区(4),形成于所述P‑漂移区(4)上的P+集电区(5),形成于所述P+集电区(5)上的集电极接触金属层(6);还包括形成于所述P‑漂移区(4)上的至少两个竖直沟槽,每个所述沟槽上均形成有肖特基栅金属层(7)。
【技术特征摘要】
1.一种纵向沟道的SiC肖特基栅双极型晶体管,其特征在于,包括N+碳化硅衬底(2),形成于所述N+碳化硅衬底(2)表面的发射极接触金属层(1),形成于所述N+碳化硅衬底(2)上的P+缓冲层(3),形成于所述P+缓冲层(3)上P-漂移区(4),形成于所述P-漂移区(4)上的P+集电区(5),形成于所述P+集电区(5)上的集电极接触金属层(6);还包括形成于所述P-漂移区(4)上的至少两个竖直沟槽,每个所述沟槽上均形成有肖特基栅金属层(7)。2.根据权利要求1所述的纵向沟道的SiC肖特基栅双极型晶体管,其特征在于,相邻两个所述肖特基栅金属层(7)之间的区域为导电沟道,所述导电沟道的宽度为0.5~1.5μm。3.根据权利要求1所述的纵向沟道的SiC肖特基栅双极型晶体管,其特征在于,所述肖特基栅金属层(7)厚度为500nm。4.根据权利要求1所述的纵向沟道的SiC肖特基栅双极型晶体管,其特征在于,所述沟槽深度为1.8~2.2μm。5.根据权利要求1所述的纵向沟道的SiC肖特基栅双极型晶体管,其特征在于,所述肖特基栅金属层(7)功函数在3.9eV以下。6.根据权利要求5所述的纵向沟道的SiC肖特基栅双极型晶体管,其特征在于,所述肖特基栅金属层(7)的金属为Al合金或LaB6。7.根据权利要求1所述的纵向沟道的SiC肖特基栅双极型晶体管,其特征在于,所述发射极接触金属层(1)为Ni金属,厚度为500nm,所述N+碳化硅衬底(2)厚度为1~3μm,所述P+缓冲层(3)厚度为1~3μm,所述P-漂移区(4)厚度为15μm,所述P+集电区(5)厚度为0.2-0.4μm,所述集电极接触金属层(6)厚度为500nm。8.一种纵向沟道的SiC肖特基栅双极型晶体管的制备方法,其...
【专利技术属性】
技术研发人员:宋庆文,刘思成,汤晓燕,元磊,张艺蒙,张玉明,
申请(专利权)人:西安电子科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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