包含Si/4H-SiC异质发射结和半超结的增强型逆导-绝缘栅双极晶体管的制备方法技术

本发明专利技术提供一种包含Si/4H‑SiC异质发射结和半超结的增强型逆导‑绝缘栅双极晶体管的制备方法，包括选取p<supgt;+</supgt;型SiC衬底并刻蚀凹槽，在凹槽生长n<supgt;+</supgt;型层；继而依序外延生长n型场截止层、n<supgt;‑</supgt;型漂移区、n型柱和p<supgt;+</supgt;型体区；在p<supgt;+</supgt;型体区中部注入离子形成n<supgt;+</supgt;型发射阱；在发射阱中心刻蚀栅槽，在栅槽底部注入离子形成p型屏蔽层；栅槽表面氧化出SiO<subgt;2</subgt;层并沉积n<supgt;+</supgt;型多晶Si栅；刻蚀p<supgt;+</supgt;型体区和n型柱两侧形成侧槽，在侧槽中逐步生长p<subgt;2</subgt;型柱、p<subgt;1</subgt;型柱、p<supgt;+</supgt;型多晶Si；两侧p<subgt;2</subgt;型柱与中间n型柱形成半超结，p<supgt;+</supgt;型多晶Si与n型柱构成异质发射结；分别蒸镀栅极、发射极；减薄p<supgt;+</supgt;型衬底形成p<supgt;+</supgt;/n<supgt;+</supgt;型集电层蒸镀集电极，制成HJE‑SSJ‑RC‑IGBT。本发明专利技术可降低反向导通电压、比导通电阻、开关损耗，缩短反向恢复时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率半导体，尤其涉及一种包含si/4h-sic异质发射结和半超结的增强型逆导-绝缘栅双极晶体管(以下简称hje-ssj-rc-igbt)的制备方法。

技术介绍

1、功率半导体器件在电力电子系统中扮演着至关重要的角色，用于电能转换、驱动和控制等任务，对于提高系统效率、功率密度以及减小体积重量具有重要意义。其中，igbt是一种广泛应用于铁路运输中电力牵引系统、光伏发电的逆变器、纯电动及油电混合动力汽车中电控驱动系统等领域的关键器件。

2、随着轨道交通、智能电网、电动汽车、万物互联等领域的发展，对igbt在开关速度、可靠性、功率密度、电磁兼容性等方面有了更高的要求。sic作为第三代宽禁带半导体材料的主要代表之一，因具有较宽的禁带宽度，高临界击穿场强和高热导率，使得sic igbt具有高阻断电压、大输出功率、高工作频率，以及卓越的温度特性。1996年，singh等人验证了相同漂移区厚度下，sic igbt的最大电流密度较sic mosfet高十倍左右[ieee transactionson power electronics,2021,3本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种包含Si/4H-SiC异质发射结和半超结的增强型逆导-绝缘栅双极晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的包含Si/4H-SiC异质发射结和半超结的增强型逆导-绝缘栅双极晶体管的制备方法，其特征在于，所述包含Si/4H-SiC异质发射结和半超结的增强型逆导-绝缘栅双极晶体管工作在反向续流状态时，所述p+型多晶Si((p+)poly-Si)层与内侧的所述n型4H-SiC柱形成(p+)poly-Si/(n)4H-SiC反型异质发射结(HJE)，所述(p+)poly-Si/(n)4H-SiC反型异质发射结能够降低器件的反向导通电压(Vron)，缩短...

【技术特征摘要】

1.一种包含si/4h-sic异质发射结和半超结的增强型逆导-绝缘栅双极晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的包含si/4h-sic异质发射结和半超结的增强型逆导-绝缘栅双极晶体管的制备方法，其特征在于，所述包含si/4h-sic异质发射结和半超结的增强型逆导-绝缘栅双极晶体管工作在反向续流状态时，所述p+型多晶si((p+)poly-si)层与内侧的所述n型4h-sic柱形成(p+)poly-si/(n)4h-sic反型异质发射结(hje)，所述(p+)poly-si/(n)4h-sic反型异质发射结能够降低器件的反向导通电压(vron)，缩短反向恢复时间(trr)，降低开关过程中的损耗，抑制反向恢复的浪涌电流及其引起的电磁干扰(emi)。

3.如权利要求2所述的包含si/4h-sic异质发射结和半超结的增强型逆导-绝缘栅双极晶体管的制备方法，其特征在于，所述包含si/4h-sic异质发射结和半超结的增强型逆导-绝缘栅双极晶体管阻断时，(p+)poly-si层底部p1型柱内部的受主负离子吸引电力线，用于避免(p+)poly-si/(n)4h-sic异质结界面的场强过高，预防器件被提前击穿。

4.如权利要求3所述的包含si/4h-sic异质发射结和半超结的增强型逆导-绝缘栅双极晶体管的制备方法，其特征在于，所述包含si/4h-sic异质发射结和半超结的增强型逆导-绝缘栅双极晶体管阻断时，p型屏蔽层与半超结的n型4h-sic柱之间构成体p/n型同质结，用于将栅槽壁氧化物拐角处的电场转移至体p/n型同质结界面，可避免栅槽壁氧化物拐角处的电场聚集而导致的提前击穿。

5.如权利要求3所述的包含si/4h-sic异质发射结和半超结的增强型逆导-绝缘栅双极晶体管的制备方法，其特征在于，所述包含si/4h-sic异质发射结和半超结的增强型逆导-绝缘栅双极晶体管阻断时，半超结的n型4h-sic柱与p2型柱之间横向耗尽，用于提升器件的击穿电压(vb)；半超结的n型4h-sic柱的掺杂浓度高于n-型4h-sic漂移区的掺杂浓度，用于降低器件的比导通电阻(ron,sp)，改善igbt的vb-ron,sp之间的折衷关系。

6.如权利要求5所述的包含si/4h-sic异质发射结和半超结的增强型逆导-绝缘栅双极晶体管的制备方法，其特征在于，所述包含si/4h-sic异质发...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦文生，汪子盛，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：