[实用新型]一种埋沟式SiC IGBT常关器件

说明书

本实用新型提供了一种埋沟式SiC IGBT常关器件，其结构包括p+衬底层、n‑漂移区、p+注入区、n‑耗尽区、p+隔离区、p‑生长区、n注入区、n+发射极区和n埋沟区。本实用新型提供的埋沟式SiC IGBT常关器件，能够在导通时沟道远离SiC/SiO²界面一定的距离以减小界面态的影响，从而提高沟道处载流子的迁移率，同时本实用新型提出的器件为常关型，易于控制和应用。

技术领域

本实用新型属于SiC IGBT材料技术领域，具体涉及一种埋沟式SiC IGBT常关器件。

背景技术

SiC作为第三代半导体材料，具有高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度等优点，而且，近年来SiC晶体品质逐步提高，外延制备和其他工艺技术日益成熟，使其成为制备新型大功率低功耗电力电子器件最理想的材料。SiC IGBT以其高输入阻抗，大导通电流密度，低通态压降及低损耗等优点，成为了研究的热点。具有高阻断电压的n沟道和p沟道的SiC IGBT已经有报道。

但是研究发现，SiC IGBT及MOSFET的通态电阻要比理论值大很多，其主要的原因是SiC/SiO₂界面存在着高密度的界面态，导致反型沟道中的电子迁移率很低，在4H-SiC中仅为1-20cm²/Vs，因此设法提高沟道中载流子的迁移率对降低通态电阻具有重要的意义。

文献《A Study on Pre-Oxidation Nitrogen Implantation for theImprovement of Channel Mobility in 4H-SiC MOSFETs》通过在MOSFET栅极氧化层形成前离子注入N，然后在进行栅氧和退火，从而提高沟道中载流子迁移率。根据该文献中数据显示，其沟道中的载流子迁移率最高为80cm²/Vs。然而，该文献的技术缺陷在于：第一、工艺复杂。根据其报告，首先是离子注入一定剂量的N，然后在1175℃下3.5小时形成氧化层,然后在950℃下退后3小时。需要注意的是要精确控制注入的剂量和能量，同时确保在栅氧形成后，注入的N被激活。第二、影响阈值电压。由图可以看出，随着注入剂量的增加，虽然能够提高沟道中载流子的迁移率，但是会减小阈值电压，不利于应用。

文献《一种具有埋沟结构的SiC IGBT的设计与分析》提出了一种具有埋沟的SiCIGBT结构。文献中提到，其实现方法为在P型(0001)晶相的4H-SiC衬底上外延生长的厚为2um、掺杂浓度为l×10¹⁸cm^-3的N型缓冲层和一层100um、掺杂浓度为l×10¹⁵cm^-3的N型漂移层，然后再使用离子注入的方式形成掺杂浓度为3×10¹⁸cm^-3，厚为0.5um的p+阱区，之后再在P+阱区上外延一个0.5um厚，掺杂为6×10¹⁵cm^-3的P-阱区，最后Al离子注入形成掺杂浓度为lx10¹⁹cm^-3、0.3um厚的N+有源区；通过向P-阱区注入l×10¹⁷cm^-3的氮离子形成埋沟区。在N型漂移层的上部的JFET区是通过向P-阱中注入氮离子转换成的浓度为2×10¹⁶cm^-3的N-JFET区，在N-JFET上部的区域即从表面至0.2um深处的掺杂浓度为6×10¹⁷cm^-3。该文献中存在的技术缺陷为：第一、实现工艺复杂，需要多次的精确的离子注入实现，工艺难度大。第二、器件结构为常开性器件结构，不易于控制。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提高SiC IGBT沟道中载流子的迁移率，提供了一种埋沟式SiC IGBT常关器件，使其在导通时沟道远离SiC/SiO²界面一定的距离以减小界面态的影响，从而提高沟道处载流子的迁移率，同时本实用新型专利提出的器件为常关型，易于控制。