[发明专利]一种SiC GTO与MESFET集成结构及其制作方法

说明书

本发明公布了一种SiC GTO与MESFET集成结构，包括：第一导电类型的衬底，位于衬底上表面的漂移区；位于漂移区上表面的第一基区；贯穿第一基区的隔离沟槽，隔离沟槽将所述第一基区分隔为第一区域和第二区域；填充在隔离沟槽内的第一隔离层；位于第一区域的第二掺杂半导体层、门极金属；位于第二掺杂半导体层的上表面的阳极金属；位于衬底的下表面的阴极金属；位于第二区域内的第二隔离层，位于第二隔离层内的第一掺杂半导体层；位于第一掺杂半导体层上表面的漏极金属、栅极金属和源极金属；位于第二隔离层的上表面的两端的隔离环接地pad。本发明高度集成，可大幅提高芯片可靠性和开关速度，并且可以在原有SiC GTO制备工艺中同步制备MESFET，有效控制制作成本。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体为一种SiC GTO与MESFET集成结构及其制作方法。

背景技术

门极可关断晶闸管(Gate Turn-off Thyristors，简称GTO),是双极型脉冲功率器件，其脉冲电流大，具有高di/dt能力和大电流、低正向导通压降、高阻断电压的特点，并且可以通过门极控制器件的开启和关断，是一种全控型器件。

GTO晶闸管导通压降比较低，一直以来都是兆瓦级功率应用中的主要器件。但是Si基GTO晶闸管在一些高功率密度的系统中需串并联使用，使电力电子装置的体积大、能量损耗高、效率低，并且不能在高温下使用。目前，Si GTO器件承受电压和dv/dt及di/dt的能力已经接近其理论极限，已经不能充分满足在各种领域中的应用需求。

宽禁带SiC材料相比于Si材料具有其2倍的饱和载流子速率、3倍的禁带宽度、3倍的热导率和10倍的临界击穿场强，并且耐高温和耐辐射特性优异，因此SiC GTO的性能大大优于Si GTO，针对高压、大功率应用，研究发展SiC GTO晶闸管技术有着重要意义。目前，SiCGTO的可靠性以及开关速度等方面仍然需要更多的研究

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提出了一种SiC GTO与MESFET集成结构及其制备方法，本发明高度集成，可大幅提高芯片可靠性和开关速度，并且可以在原有SiC GTO制备工艺中同步制备MESFET，有效控制制作成本。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种SiC GTO与MESFET集成结构，包括：

第一导电类型的衬底，

位于所述衬底的上表面的第二导电类型的漂移区；

位于所述漂移区的上表面的第一导电类型的第一基区；

贯穿所述第一基区的隔离沟槽，所述隔离沟槽将所述第一基区分隔为第一区域和第二区域；

填充在所述隔离沟槽内的第一隔离层；

位于所述第一区域上表面，且位于第一区域最外侧的第二导电类型杂质的第二掺杂半导体层；

位于所述第一区域最内侧的门极金属；

位于所述第二掺杂半导体层的上表面的阳极金属；

位于所述衬底的下表面的阴极金属；

位于所述第二区域内的第二导电类型的第二隔离层，

位于所述第二隔离层内的第一导电类型杂质的第一掺杂半导体层；

位于所述第一掺杂半导体层上表面的漏极金属、栅极金属和源极金属；

位于所述第二隔离层的上表面的两端的隔离环接地pad。

进一步的，所述隔离层为二氧化硅层。

进一步的，所述第二掺杂半导体层和第一掺杂半导体层均为高掺杂层。