P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管及其制造方法，目的在于，降低器件開(kāi)態(tài)電阻、提升功率特性，所采用的技術(shù)方案為：包括自下而上依次設(shè)置的第二N型歐姆接觸電極、N型SiC襯底、P型SiC緩沖層、P型SiC漂移層和P型SiC電流增強(qiáng)層，P型SiC電流增強(qiáng)層上刻蝕形成有若干個(gè)臺(tái)階，相鄰臺(tái)階之間設(shè)有溝槽，臺(tái)階頂部設(shè)置有P型SiC歐姆接觸層，P型SiC歐姆接觸層上部設(shè)置有P型歐姆接觸電極，P型歐姆接觸電極的形狀與P型SiC歐姆接觸層相同，溝槽內(nèi)設(shè)置有N型SiC歐姆接觸區(qū)，N型SiC歐姆接觸區(qū)與臺(tái)階側(cè)面、溝槽底部和P型SiC歐姆接觸層均接觸，位于溝槽底部的N型SiC歐姆接觸區(qū)的上部設(shè)置有第一N型歐姆接觸電極，P型歐姆接觸電極、第一N型歐姆接觸電極和第二N型歐姆接觸電極均包括依次沉積的Ni層和Pt層。
【專利說(shuō)明】
P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件以及半導(dǎo)體工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種P溝碳化硅靜電 感應(yīng)晶閘管及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)功率半導(dǎo)體器件的性能提出了越來(lái)越高的要求。目 前使用的功率器件主要由硅等傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料制成，由于受材料性能的限制，器件的電學(xué) 性能已經(jīng)難以持續(xù)的大幅提高;而且用這些材料制成的器件不能在高溫強(qiáng)輻射等惡劣環(huán)境 下長(zhǎng)期工作，特別是在新能源、汽車電子、航空航天等領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的硅功率器件已經(jīng)逐漸 難以勝任。
[0003] 在眾多新型半導(dǎo)體材料中，碳化硅(SiC)材料以其良好的物理和電學(xué)性能成為制 造新一代半導(dǎo)體功率器件和電路的首選材料。尤其是高溫、高壓和高頻電力電子應(yīng)用領(lǐng)域， SiC功率器件更具有硅功率器件難以比擬的優(yōu)勢(shì)和潛力。
[0004] 近年來(lái)，SiC器件的商用化有了很大的進(jìn)展，包括Cree、英飛凌、羅姆等多家公司可 以提供包括SiC SBD、JFET、M0SFET商用產(chǎn)品，但是SiC功率器件的廣泛應(yīng)用還面臨著很多的 挑戰(zhàn)。特別是SiC全控型功率器件的發(fā)展相對(duì)較慢，目前市場(chǎng)上只有少數(shù)國(guó)外公司可以提供 種類比較單一的SiC全控型功率器件，而且價(jià)格高昂，難以廣泛應(yīng)用于民用領(lǐng)域。
[0005] 在眾多的SiC功率器件類型中，SiC JFET是電壓控制的單極型器件，具有單步制備 工藝相對(duì)成熟且不存在M0S界面層質(zhì)量問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)，一直是中等額度電壓SiC功率器件的研 究熱點(diǎn)，并成為了首款商用的SiC全控型功率器件，但至今未能廣泛推廣。其中最大的問(wèn)題 是SiC JFET的正、反向特性都同時(shí)敏感的依賴于溝道區(qū)域的結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)，這給高功率 常關(guān)型SiC JFET的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝研制帶來(lái)了困難，提高了器件制備成本，影響了器件的 應(yīng)用。
[0006] 為了解決常關(guān)型SiC JFET折中開(kāi)態(tài)電阻和關(guān)態(tài)特性困難的問(wèn)題，引入電導(dǎo)調(diào)制效 應(yīng)是比較理想的選擇，常見(jiàn)的方案有兩種：一是將SiC JFET工作于雙極模式下（BJFET/ BMFET)，讓柵源PN結(jié)正偏向溝道內(nèi)注入的少數(shù)載流子以調(diào)制開(kāi)態(tài)電阻；二是采用類似于 SITH(靜電感應(yīng)晶閘管）的結(jié)構(gòu)，在漏極引入一個(gè)PN結(jié)。
[0007] 其中第一種方案雖然不增加工藝難度，但需要柵極由電壓驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏黩?qū)動(dòng)， 不僅會(huì)增大驅(qū)動(dòng)功率、增加驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜度；同時(shí)由于柵極注入只能調(diào)制溝道低摻雜區(qū)的 電導(dǎo)率，所以該方案的應(yīng)用價(jià)值有限。
[0008] 而靜電感應(yīng)晶閘管可以看出JFET與PIN的串聯(lián)，即具有SiC JFET工藝成熟、易驅(qū)動(dòng) 的優(yōu)點(diǎn)，又具有更強(qiáng)烈的電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)。與BJFET相比，SITH漏端PN結(jié)注入的少子可以有效 的調(diào)制整個(gè)漂移區(qū)的電導(dǎo)率，有效降低器件的開(kāi)態(tài)電阻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種有利于降低器件開(kāi)態(tài)電阻、提升功 率特性的P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管及其制造方法。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0011] -種P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管，包括自下而上依次設(shè)置的第二N型歐姆接觸電 極、N型SiC襯底、P型SiC緩沖層、P型SiC漂移層和P型SiC電流增強(qiáng)層，所述P型SiC電流增強(qiáng) 層上刻蝕形成有若干個(gè)臺(tái)階，相鄰臺(tái)階之間設(shè)有溝槽，所述臺(tái)階頂部設(shè)置有P型Sic歐姆接 觸層，P型SiC歐姆接觸層上部設(shè)置有P型歐姆接觸電極，P型歐姆接觸電極的形狀與P型SiC 歐姆接觸層相同，所述溝槽內(nèi)設(shè)置有N型SiC歐姆接觸區(qū)，N型SiC歐姆接觸區(qū)與臺(tái)階側(cè)面、溝 槽底部和P型SiC歐姆接觸層均接觸，位于溝槽底部的N型SiC歐姆接觸區(qū)的上部設(shè)置有第一 N型歐姆接觸電極，所述P型歐姆接觸電極、第一 N型歐姆接觸電極和第二N型歐姆接觸電極 均包括依次沉積的Ni層和Pt層。
[0012] 所述N型SiC襯底的摻雜濃度為1 X 1018~1 X 1019cm-3。
[0013] 所述p型SiC緩沖層的厚度為0.5~2.0μπι，摻雜濃度為1X1016~5X10 17cm-3。
[0014] 所述P型SiC漂移層的厚度為材料中空穴擴(kuò)散長(zhǎng)度的0.4~0.9倍，摻雜濃度Ndrift為 lX1014~8X1015cm-3〇
[0015]所述P型電流增強(qiáng)層的摻雜濃度NCSL為1 X 1016~1 X 1017cnf3,溝槽底部的P型電流 增強(qiáng)層的厚度為0.5~2μπι。
[0016] 所述臺(tái)階高度為1.5~3·5μηι，臺(tái)階寬度為
[0017] 所述Ρ型歐姆接觸層的摻雜濃度為1 X 1018~1 X 1019cnf3，厚度為0.2~0.5μπι。
[0018] -種Ρ溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管的制備方法，包括以下步驟：
[0019] 步驟一、由SiC基片構(gòu)成Ν型SiC襯底；
[0020] 步驟二、采用化學(xué)氣相沉積法在N型SiC襯底的上表面上依次外延生長(zhǎng)P型SiC緩沖 層、P型SiC漂移層、P型SiC電流增強(qiáng)層和P型SiC歐姆接觸層；
[0021] 步驟三、通過(guò)SF6氣體，采用反應(yīng)離子干法刻蝕法在P型SiC電流增強(qiáng)層和P型SiC歐 姆接觸層上刻蝕出若干個(gè)臺(tái)階，相鄰臺(tái)階之間設(shè)溝槽；
[0022] 步驟四、采用離子注入法在P型SiC電流增強(qiáng)層的臺(tái)階側(cè)面和溝槽底部形成N型SiC 歐姆接觸區(qū)，并在惰性氣體氣氛下進(jìn)行溫度為1650°C~1700°C的熱退火；
[0023] 步驟五、在P型SiC歐姆接觸層上部、N型SiC襯底下方以及溝槽底部的N型SiC歐姆 接觸區(qū)上部依次淀積Ni層和Pt層，并在N 2氣氛下進(jìn)行溫度為950°C~1050°C的熱退火，在P 型SiC歐姆接觸層的上部形成P型歐姆接觸電極;在溝槽底部的N型SiC歐姆接觸區(qū)上部形成 第一N型歐姆接觸電極;在N型SiC襯底下部形成N型歐姆接觸電極，即得到P溝碳化硅靜電感 應(yīng)晶閘管。
[0024] 所述P型SiC歐姆接觸層上部淀積的Ni層厚度為200nm~400nm，Pt層厚度為50nm~ 200nm;在N型SiC襯底下部淀積的Ni層厚度為200nm~400nm，Pt層的厚度為50nm~200nm;溝 槽底部的N型SiC歐姆接觸區(qū)上部淀積的Ni層厚度為200nm~400nm，Pt層的厚度為50nm~ 200nm〇
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用N型SiC襯底，通過(guò)與P型SiC漂移層形成PN結(jié)提供少 子注入以獲得電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，并在N型SiC襯底與P型SiC漂移層之間設(shè)置P型SiC緩沖層以避 免穿通，在P型SiC漂移層與P型SiC歐姆接觸層之間設(shè)置P型SiC電流增強(qiáng)層以降低溝道區(qū)的 阻抗。對(duì)于常規(guī)結(jié)構(gòu)的SiC JFET，器件的開(kāi)態(tài)電阻和擊穿電壓都敏感依賴于溝道區(qū)的材料 參數(shù)，難以折中。尤其是對(duì)于常關(guān)型器件，很難同時(shí)獲得低開(kāi)態(tài)電阻和高擊穿電壓。本發(fā)明 的P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管通過(guò)采用N型SiC襯底，形成的少子注入調(diào)制低摻雜的P型SiC 漂移層，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)讓電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)可以覆蓋整個(gè)漂移區(qū)，即少子擴(kuò)散長(zhǎng) 度大于漂移區(qū)厚度，即可顯著削弱漂移區(qū)摻雜對(duì)開(kāi)態(tài)電阻的影響。對(duì)于這種類型的器件，理 論上有N溝，即采用N型的溝道和漂移層和P溝，即P型的溝道和漂移層兩種技術(shù)方案，即分別 采用采用空穴和電子作為襯底注入的少子以調(diào)制溝道區(qū)的電導(dǎo)率。一般情況下電子的擴(kuò)散 長(zhǎng)度要比空穴的擴(kuò)散長(zhǎng)度長(zhǎng)，比如SiC中電子的少子擴(kuò)散長(zhǎng)度Ln為10~25μπι，而空穴的擴(kuò)散 長(zhǎng)度Lp為5~12μπι。因此，采用Ρ型溝道可以獲得更強(qiáng)的電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，從而可以進(jìn)一步降低 漂移區(qū)厚度和摻雜濃度，從而獲得高擊穿電壓。本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)能夠有效解決傳統(tǒng)SiC JFET存在的問(wèn)題，同時(shí)獲得低開(kāi)態(tài)電阻和高擊穿電壓，提高設(shè)計(jì)靈活度，降低工藝難度，新 穎合理，實(shí)用性強(qiáng)。
[0026] 進(jìn)一步，為了獲得高的擊穿電壓，需要降低漂移區(qū)摻雜濃度和增加漂移區(qū)的厚度， 但這都會(huì)顯著增大開(kāi)態(tài)電阻。由于漂移層的厚度由電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)決定，且開(kāi)態(tài)電阻不再受 漂移區(qū)摻雜濃度的影響，本發(fā)明通過(guò)采用低摻雜的漂移區(qū)以獲得高擊穿電壓。采用本方案 的設(shè)計(jì)后，開(kāi)態(tài)電阻和擊穿電壓分別由兩個(gè)參數(shù)決定，大大增加了設(shè)計(jì)靈活度。
[0027] 進(jìn)一步，器件關(guān)態(tài)時(shí)，柵耗盡區(qū)很容易延伸到襯底，即發(fā)生穿通，這會(huì)導(dǎo)致器件的 擊穿特性變差。本發(fā)明在N型襯底和P型漂移層之間設(shè)置P型緩沖層，以避免穿通的發(fā)生，有 利于提升擊穿電壓。
[0028]進(jìn)一步，由于采用了低摻雜的漂移層，溝道區(qū)的阻抗會(huì)顯著上升，本發(fā)明在P型漂 移層與歐姆接觸層之間設(shè)置P型電流增強(qiáng)層以降低溝道區(qū)的阻抗，從而降低漂移層低摻雜 對(duì)開(kāi)態(tài)電阻的影響，提升器件性能，提高設(shè)計(jì)的靈活度。
[0029] 進(jìn)一步，采用了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)后，設(shè)計(jì)和研制開(kāi)態(tài)電阻低的常關(guān)型器件更為容易， 設(shè)計(jì)方法是溝道寬度（即臺(tái)階寬度去掉摻雜深度)小于等于2倍柵耗盡層厚度，根據(jù)器件物
理的知識(shí)，耗盡層厚度為 其中VD為自建電勢(shì)，對(duì)于SiC材料和本結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，約
.，
[0030] 本發(fā)明的制備方法制備的P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管能夠有效的降低器件開(kāi)態(tài)電 阻，提升功率特性，工藝方法難度較低，設(shè)計(jì)合理，實(shí)用性高。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明制造方法的流程圖；
[0033]圖3a為本發(fā)明制造方法步驟一完成后的器件結(jié)構(gòu)示意圖，圖3b為步驟二完成后的 器件結(jié)構(gòu)示意圖，圖3c為步驟三完成后的器件結(jié)構(gòu)示意圖，圖3d為步驟四完成后的器件結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0034] 其中，1-N型SiC襯底；2-P型SiC緩沖層;3-P型SiC漂移層;4-P型SiC電流增強(qiáng)層;5- P型SiC歐姆接觸層;6-N型歐姆接觸區(qū)；7-P型歐姆接觸電極;8-第一 N型歐姆接觸電極;9-第 二N型歐姆接觸電極。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合具體的實(shí)施例和說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋說(shuō)明。
[0036] 參見(jiàn)圖1，本發(fā)明結(jié)構(gòu)包括由N型SiC襯底1和設(shè)置在N型SiC襯底1上部的P型SiC緩 沖層2，P型SiC緩沖層2上設(shè)置P型SiC漂移層3，P型SiC漂移層3上設(shè)置P型SiC電流增強(qiáng)層4，P 型SiC電流增強(qiáng)層4上設(shè)置P型SiC歐姆接觸層5，P型電流增強(qiáng)層4和P型SiC歐姆接觸層5上刻 蝕形成有多個(gè)臺(tái)階，相鄰臺(tái)階之間設(shè)有溝槽，在臺(tái)階側(cè)面和溝槽底部設(shè)置有N型SiC歐姆接 觸區(qū)6，P型SiC歐姆接觸層5上部設(shè)置有形狀與P型SiC歐姆接觸層5形狀相同的P型歐姆接觸 電極7,臺(tái)階底部的N型SiC歐姆接觸區(qū)6上部設(shè)置有N型歐姆接觸電極8;N型SiC襯底1下部設(shè) 置有N型歐姆接觸電極9。
[0037] N型SiC襯底1摻雜濃度為IX 1018~IX 1019cm-3 ;P型SiC緩沖層2的厚度為0.5~2.0 μπι，摻雜濃度為1X1016~5X1017cnf3;P型SiC漂移層3的厚度為材料中空穴擴(kuò)散長(zhǎng)度的0.4 ~0.9倍，摻雜濃度Ndrift為1 X 1014~8X 1015cm-3;臺(tái)階高度1.5~3.5μπι，臺(tái)階寬度為
1.0~2.0倍;Ρ型電流增強(qiáng)層4的摻雜濃度Ncsl為1 X 1016~1 X 1017cm_3，其下 邊界延伸到溝槽底部下方0.5~2μπι，即位于溝槽底部的P型電流增強(qiáng)層4的厚度為0.5~2μ m; Ρ型歐姆接觸層5摻雜濃度1 X 1018~1 X 1019cm-3，厚度0.2~0.5μπι。
[0038] 參見(jiàn)圖2，本發(fā)明的制造方法，包括以下步驟：
[0039]步驟一、提供由SiC基片構(gòu)成的Ν型SiC襯底1;
[0040] 步驟二、采用化學(xué)氣相沉積法在N型SiC襯底1的上表面上依次外延生長(zhǎng)厚度為0.5 ~2.0μπι，摻雜濃度為1X1016~5X10 17cnf3的P型SiC緩沖層2;厚度為材料中空穴擴(kuò)散長(zhǎng)度 的0.4~0.9倍，摻雜濃度Ndrift為1 X 1014~8 X 1015cnf3的P型SiC漂移層3;摻雜濃度NCSL為1 X 1016~lX1017cm_3,其下邊界延伸到溝槽底部下方0.5~2μπι的P型SiC電流增強(qiáng)層4;摻雜濃 度1 X 1018~1 X 1019cm-3，厚度0 · 2~0 · 5μπι的P型SiC歐姆接觸層5;
[0041] 步驟三、通過(guò)SF6氣體，采用反應(yīng)離子干法刻蝕法在P型SiC電流增強(qiáng)層4和P型SiC 歐姆接觸層5上刻蝕出高度1.5~3.5μπι，11.0~2.0倍，間距為2~5以111 的若干個(gè)臺(tái)階，相鄰臺(tái)階之間設(shè)溝槽；
[0042] 步驟四、采用離子注入法在Ρ型SiC電流增強(qiáng)4的臺(tái)階側(cè)面和溝槽底部形成摻雜濃 度為1 X 1018~5 X 1018cnf3的N型SiC歐姆接觸區(qū)6,并在惰性氣體氣氛下進(jìn)行溫度為1650°C ~1700°C的熱退火；
[0043] 步驟五、在P型SiC歐姆接觸層5上方依次淀積Ni層和Pt層，Ni層的厚度為200nm~ 400nm，Pt層的厚度為50nm~200nm;
[0044] 步驟六、在N型SiC襯底1下方依次淀積Ni層和Pt層，Ni層的厚度為200nm~400nm， Pt層的厚度為50nm~200nm;
[0045] 步驟七、在溝槽底部的N型SiC歐姆接觸區(qū)6上方依次淀積Ni層和Pt層，Ni層的厚度 為200nm~400nm，Pt層的厚度為50nm~200nm;
[0046] 步驟八、在N2氣氛下進(jìn)行溫度為950 °C~1050 °C的熱退火，在P型SiC歐姆接觸層5 的上部形成由Ni層和Pt層構(gòu)成的P型歐姆接觸電極7;在溝槽底部的上部形成由Ni層和Pt層 構(gòu)成的N型歐姆接觸電極8;在N型SiC襯底1下方形成由Ni層和Pt層構(gòu)成的N型歐姆接觸電極 9,即得到P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管。
[0047]靜電感應(yīng)晶閘管，是一種典型的復(fù)合型功率半導(dǎo)體器件，從技術(shù)上可以理解為單 極型器件(靜電感應(yīng)晶體管，SIT)加上了少子調(diào)制效應(yīng)。從材料角度，其性能由單極型器件 的體材料和少子的性能決定。對(duì)于N溝型器件，是N型體材料（電子導(dǎo)電）和P型少子(空穴）； 對(duì)于P溝器件，是P型體材料(空穴導(dǎo)電）和N型少子(電子）。
[0048] 對(duì)于大部分半導(dǎo)體材料，N型材料的性能（包括體材料和少子性能）都優(yōu)于P型材 料，因此，類似靜電感應(yīng)晶閘管這樣的復(fù)合型器件，難以同時(shí)獲得高的體材料和少子性能， 即只能采用N型體材料加 P型少子(N溝)或者P型體材料加 N型少子(P溝）。
[0049] 對(duì)于半導(dǎo)體材料，N型和P型體材料和少子特性，在數(shù)值上往往差了兩三倍甚至更 多，而工藝上也有很大的差別。以SiC材料為例，N型和P型材料的摻雜元素、雜質(zhì)激活溫度、 雜質(zhì)激活率、雜質(zhì)離化率、迀移率、擴(kuò)散系數(shù)、少子壽命等，以及研制歐姆接觸所采用的金屬 類型、退火溫度，研制肖特基接觸的工藝參數(shù)，以及最后的工藝效果等，都有較大的差別。N 溝和P溝SiC器件不僅僅是摻雜類型的轉(zhuǎn)換，而且是在器件特性和設(shè)計(jì)方法上有較大的區(qū) 別。
[0050] 參照目前研究較多的另外一款SiC復(fù)合型功率半導(dǎo)體器件--SiC IGBT，與本專 利涉及的理論思想類似，也是單極型器件(M0SFET)加上少子調(diào)制效應(yīng)，目前學(xué)術(shù)界對(duì)于其N 溝和P溝的研究都較為重視，研究發(fā)現(xiàn)這兩種器件的特性各有優(yōu)劣。同時(shí)開(kāi)展這兩種類型器 件的研究將有助于這一類器件更快更好的發(fā)展。本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)和工藝方案，可以有效 解決傳統(tǒng)SiC JFET存在的問(wèn)題，同時(shí)獲得低開(kāi)態(tài)電阻和高擊穿電壓，提高設(shè)計(jì)靈活度，降低 工藝難度，新穎合理，實(shí)用性強(qiáng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管，其特征在于，包括自下而上依次設(shè)置的第二N型歐 姆接觸電極(9)、N型SiC襯底(1)、P型SiC緩沖層(2)、P型SiC漂移層(3)和P型SiC電流增強(qiáng)層 (4)，所述P型SiC電流增強(qiáng)層(4)上刻蝕形成有若干個(gè)臺(tái)階，相鄰臺(tái)階之間設(shè)有溝槽，所述臺(tái) 階頂部設(shè)置有P型SiC歐姆接觸層(5)，P型SiC歐姆接觸層(5)上部設(shè)置有P型歐姆接觸電極 (7)，P型歐姆接觸電極(7)的形狀與P型SiC歐姆接觸層(5)相同，所述溝槽內(nèi)設(shè)置有N型SiC 歐姆接觸區(qū)(6)，N型SiC歐姆接觸區(qū)(6)與臺(tái)階側(cè)面、溝槽底部和P型SiC歐姆接觸層(5)均接 觸，位于溝槽底部的N型SiC歐姆接觸區(qū)（6)的上部設(shè)置有第一 N型歐姆接觸電極(8)，所述P 型歐姆接觸電極(7)、第一 N型歐姆接觸電極(8)和第二N型歐姆接觸電極(9)均包括依次沉 積的Ni層和Pt層。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管，其特征在于，所述N型SiC襯 底(1)的摻雜濃度為I X IO18~I X l〇19cm-3。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管，其特征在于，所述P型SiC緩 沖層⑵的厚度為〇. 5~2. Ομπι，摻雜濃度為I X IO16~5 X 1017cm-3。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管，其特征在于，所述P型SiC漂 移層（3)的厚度為材料中空穴擴(kuò)散長(zhǎng)度的0.4~0.9倍，摻雜濃度Ndrift為IX IO14~8 X IO15Cnf305. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管，其特征在于，所述P型電流增 強(qiáng)層(4)的摻雜濃度Ncsl為I X IO16~I X IO17cnT3，溝槽底部的P型電流增強(qiáng)層⑷的厚度為 0 · 5~2μπι〇6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管，其特征在于，所述臺(tái)階高度 為1.5~3.5μπι，臺(tái)階寬度0~2.0倍。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管，其特征在于，所述P型歐姆接 觸層(5)的摻雜濃度為I X IO18~I X IO19Cnf3，厚度為0.2~0.5μπι。8. -種P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一、由SiC基片構(gòu)成N型SiC襯底(1); 步驟二、采用化學(xué)氣相沉積法在N型SiC襯底（1)的上表面上依次外延生長(zhǎng)P型SiC緩沖 層(2)、Ρ型SiC漂移層(3)、Ρ型SiC電流增強(qiáng)層(4)和P型SiC歐姆接觸層(5); 步驟三、通過(guò)SF6氣體，采用反應(yīng)離子干法刻蝕法在P型SiC電流增強(qiáng)層(4)和P型SiC歐姆 接觸層(5)上刻蝕出若干個(gè)臺(tái)階，相鄰臺(tái)階之間設(shè)溝槽； 步驟四、采用離子注入法在P型SiC電流增強(qiáng)層(4)的臺(tái)階側(cè)面和溝槽底部形成N型SiC 歐姆接觸區(qū)(6)，并在惰性氣體氣氛下進(jìn)行溫度為1650Γ~1700°C的熱退火； 步驟五、在P型SiC歐姆接觸層(5)上部、N型SiC襯底（1)下方以及溝槽底部的N型SiC歐 姆接觸區(qū)（6)上部依次淀積Ni層和Pt層，并在N2氣氛下進(jìn)行溫度為950°C~1050°C的熱退 火，在P型SiC歐姆接觸層(5)的上部形成P型歐姆接觸電極(7);在溝槽底部的N型SiC歐姆接 觸區(qū)（6)上部形成第一 N型歐姆接觸電極(8);在N型SiC襯底（1)下部形成N型歐姆接觸電極 (9 )，即得到P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種P溝碳化硅靜電感應(yīng)晶閘管的制備方法，其特征在于，所 述P型SiC歐姆接觸層（5)上部淀積的Ni層厚度為200nm~400nm，Pt層厚度為50nm~200nm; 在N型SiC襯底（1)下部淀積的Ni層厚度為200nm~400nm，Pt層的厚度為50nm~200nm;溝槽 底部的N型SiC歐姆接觸區(qū)（6)上部淀積的Ni層厚度為200nm~400nm，Pt層的厚度為50nm~ 200nm〇
【文檔編號(hào)】H01L29/161GK106024864SQ201610497847
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】張 林, 張贊, 高恬溪, 朱瑋
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)安大學(xué)