[发明专利]一种提升开通速度的超高压碳化硅晶闸管及其制作方法

权利要求书

1.一种提升开通速度的超高压碳化硅晶闸管，其特征在于，包括N+型碳化硅衬底(12)，所述N+型碳化硅衬底(12)的上表面依次外延生长有碳化硅N缓冲层(1)、碳化硅P+缓冲层(2)、碳化硅P长基区(3)、碳化硅N-低掺杂区(4)、碳化硅N高掺杂区(5)及碳化硅P+发射区(6)，所述碳化硅P+发射区(6)位于碳化硅N高掺杂区(5)上面，且碳化硅P+发射区(6)与碳化硅N高掺杂区(5)边缘形成台面结构，所述碳化硅P+发射区(6)表面覆盖有阳极欧姆电极接触(8)，所述碳化硅N高掺杂区(5)的两端上部分别镶嵌有碳化硅重掺杂N+区域(7)，每个所述碳化硅重掺杂N+区域(7)表面覆盖有门极欧姆电极(9)，所述门极欧姆电极(9)与所述碳化硅P+发射区(6)之间形成门-阳极隔离区和钝化层(11)，所述N+型碳化硅衬底(12)的背面还覆盖有阴极欧姆电极(10)。

2.如权利要求1所述的一种提升开通速度的超高压碳化硅晶闸管，其特征在于，所述碳化硅N缓冲层(1)的掺杂浓度为2x10¹⁸cm^-3～5x10¹⁸cm^-3，所述碳化硅N缓冲层(1)的厚度为1.0～2μm，所述碳化硅P+缓冲层(2)的掺杂浓度为2x10¹⁷cm^-3～5x10¹⁷cm^-3，所述碳化硅P+缓冲层(2)的厚度为2.0～3.0μm，所述碳化硅P长基区(3)的掺杂浓度为1x10¹⁴cm^-3～2x10¹⁴cm^-3，所述碳化硅P长基区(3)的厚度为160～165μm，所述碳化硅N-低掺杂区(4)的掺杂浓度为2x10¹⁴cm^-3～5x10¹⁶cm^-3，所述碳化硅N-低掺杂区(4)的厚度为0.2～1.0μm，所述碳化硅N高掺杂区(5)的掺杂浓度为2x10¹⁷cm^-3～5x10¹⁷cm^-3，所述碳化硅N高掺杂区(5)的厚度为1.0～1.8μm，所述碳化硅P+发射区(6)的掺杂浓度为2x10¹⁹cm^-3～5x10¹⁹cm^-3，所述碳化硅P+发射区(6)的厚度为3.0～5.0μm。

3.一种提升开通速度的超高压碳化硅晶闸管的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1、先选取N+型碳化硅衬底(12)，在N+型碳化硅衬底(12)表面依次进行外延生长碳化硅N缓冲层(1)、碳化硅P+缓冲层(2)、碳化硅P长基区(3)、碳化硅N-低掺杂区(4)、碳化硅N高掺杂区(5)及碳化硅P+发射区(6)；

步骤2、在所述碳化硅P+发射区(6)表面沉淀一层SiO₂，然后旋涂光刻胶并进行光刻及显影，通过干法刻蚀的方法在碳化硅P+发射区(6)形成中间凸起的台面结构，暴露出两侧的碳化硅N高掺杂区(5)；

步骤3、对暴露出的碳化硅N高掺杂区(5)进行N⁺离子注入，形成碳化硅重掺杂N+区域(7)；

步骤4、分别在所述重掺杂N+区域(7)及碳化硅P+发射区(6)之间热氧化生长SiO₂和PECVD生长Si3N4钝化层并光刻，形成门-阳极隔离区和钝化层(11)；

步骤5、在碳化硅P+发射区(6)表面淀积Al/Ni/Al合金，形成阳极欧姆电极接触(8)；

步骤6、在所述碳化硅重掺杂N+区域(7)上表面淀积Ti/Ni/Al合金，形成门极欧姆电极(9)；

步骤7、在N+型碳化硅衬底(12)背面沉淀金属Ni，形成阴极欧姆电极(10)；

步骤8、在整个阳极和门极欧姆电极上表面淀积Ti/Mo合金，经光刻形成阳极Pad与门极Pad，最后得到能提升开通速度的超高压碳化硅晶闸管。

4.如权利要求3所述的一种提升开通速度的超高压碳化硅晶闸管的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的N+型碳化硅衬底(12)为4H-SiC单晶衬底、6H-SiC单晶衬底或3C-SiC单晶衬底中的任意一种。