[发明专利]具有双沟槽的4H-SiC横向绝缘栅双极型晶体管器件

权利要求书

1.一种具有双沟槽的4H-SiC横向绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于，该器件包括沟槽氧化层(1)、N-drift区(2)、轻掺杂P-epi层(3)、重掺杂P+epi层(4)、N型4H-SiC衬底(5)、P-base区(6)、N+注入区(7)、P+注入区Ⅰ(8)、P+注入区Ⅱ(10)、N-buffer区(9)、金属衬底电极(11)、金属集电极(12)、金属发射极(13)、栅极氧化层(14)和多晶硅沟槽栅(15)；

所述沟槽氧化层(1)位于金属集电极(12)和金属发射极(13)之间，下方深入N-drift区(2)，其左侧与P-base区(6)右侧和P+注入区Ⅰ(8)右侧接触，右侧与N-buffer区(9)被N-drift区(2)隔开；

所述N-drift区(2)位于沟槽氧化层(1)下表面，与栅极氧化层(14)右侧下部、P-base区(6)下表面和N-buffer区(9)左下表面接触，N-drift区(2)下表面与轻掺杂P-epi层(3)接触；

所述轻掺杂P-epi层(3)分别位于N-drift区(2)的下表面与重掺杂P+epi层(4)的上表面；

所述重掺杂P+epi层(4)分别位于轻掺杂P-epi层(3)的下表面与N型4H-SiC衬底(5)的上表面；

所述N型4H-SiC衬底(5)分别位于重掺杂P+epi层(4)的下表面与金属衬底电极(11)的上表面；

所述P-base区(6)位于N-drift区(2)的上表面，同时P-base区(6)上表面与N+注入区(7)下表面和P+注入区Ⅰ(8)下表面接触，P-base区(6)的左右侧面分别与栅极氧化层(14)右侧中部和沟槽氧化层(1)左侧中下部接触；

所述N+注入区(7)下侧与P-base区(6)接触，其右侧与P+注入区Ⅰ(8)左侧接触，其上侧与金属发射极(13)下侧左半部分接触，其左侧与栅极氧化层(14)右侧部分接触；

所述P+注入区Ⅰ(8)右侧与沟槽氧化层(1)左侧部分接触，其下侧与P-base区(6)上侧右半部分接触，其左侧与N+注入区(7)右侧接触，其上侧与金属发射极(13)下侧右半部分接触；

所述N-buffer区(9)与N-drift区(2)和P+注入区Ⅱ(10)接触，切位于中间位置，三者上表面齐平与沟槽氧化层(1)接触；

所述P+注入区Ⅱ(10)下表面和左侧与N-buffer区(9)接触，其上表面分别与沟槽氧化层(1)和金属集电极(12)下表面接触；

所述金属衬底电极(11)位于N型4H-SiC衬底(5)的下表面；

所述金属集电极(12)位于P+注入区Ⅱ(10)的上表面，左侧与沟槽氧化层(1)接触；

所述金属发射极(13)位于N+注入区(7)和P+注入区Ⅰ(8)的上表面，其左侧与栅极氧化层(14)接触，其右侧与沟槽氧化层(1)接触；

所述栅极氧化层(14)位于轻掺杂P-epi层(3)上方，其左侧与多晶硅沟槽栅(15)接触，右侧分别于与N-drift区(2)、P-base区(6)和N+注入区(7)接触；

所述多晶硅沟槽栅(15)镶嵌于栅极氧化层(14)内部。

2.根据权利要求1所述的4H-SiC横向绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于，所述N-drift区(2)、N型4H-SiC衬底(5)、N+注入区(7)和N-buffer区(9)掺入N型杂质。

3.根据权利要求1所述的4H-SiC横向绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于，所述轻掺杂P-epi层(3)、重掺杂P+epi层(4)、重掺杂P+epi层(4)掺、P+注入区Ⅰ(8)和P+注入区Ⅱ(10)掺入P型杂质。

4.根据权利要求1所述的4H-SiC横向绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于，所述金属衬底电极(11)、金属集电极(12)和金属发射极(13)的材料为Al、Au或Pt。

5.根据权利要求1所述的4H-SiC横向绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于，所述栅极氧化层(14)采用SiO₂、SiN、Al₂O₃、AlN、MgO、Ga₂O₃、AlHfO_x及HfSiON中的一种或者几种的组合。