[发明专利]异质结碳化硅的绝缘栅极晶体管及其制作方法

说明书

本发明提出了异质结碳化硅的绝缘栅极晶体管及其制作方法。该异质结碳化硅绝缘栅极晶体管包括：漂移区；P阱区，设置在漂移区的一侧；N⁺发射极层，设置在P阱区远离漂移区的一侧；沟槽，开设在N⁺发射极层、P阱区和漂移区内，且贯穿N⁺发射极层和P阱区；沟槽氧化层，设置在沟槽中且覆盖沟槽的表面；多晶硅栅极，填充在沟槽氧化层远离漂移区的一侧；其中，N⁺发射极层由4H‑SiC形成，P阱区由6H‑SiC形成。本发明所提出的异质结碳化硅绝缘栅极晶体管，其p阱区和N⁺发射极层分别由6H‑SiC、4H‑SiC制作而成，形成异质结碳化硅的发射结，可进一步减小导通压降。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体的，本发明涉及异质结碳化硅的绝缘栅极晶体管及其制作方法。

背景技术

目前，随着科技的发展，人们对电子器件的耐高温、抗辐射等在恶劣环境中工作的要求越来越高。虽然，硅和砷化镓为代表的第一、二代半导体材料得到了大力发展，并在半导体领域起中流砥柱的作用，但制作的器件只能工作在低于250℃的环境中，尤其是遇到高温、大功率、高频、极强辐射环境同时存在时，传统的硅和砷化镓电子器件已经不能满足这些领域的工作要求。这促使人们不得不开发出性能更加优秀的宽禁带半导体电子器件，比如碳化硅、氮化镓器件。

现阶段，绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT)是由双极型三极管(BJT)和绝缘栅型场效应管(MOSFET)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET器件的高输入阻抗和电力晶体管(即巨型晶体管，简称GTR)的低导通压降两方面的优点，由于IGBT具有驱动功率小而饱和压降低的优点，所以IGBT作为一种新型的电力电子器件被广泛应用到各个领域。

图1为现有绝缘栅双极晶体管的剖面结构图，当IGBT开通时，电子从发射极300注入到漂移区100、空穴从集电极600注入到漂移区100，电子和空穴在漂移区100发生电导调制效应，使得IGBT的导通压降较低；而在IGBT关断时，漂移区100中的空穴主要通过与漂移区中的电子复合来消灭，从而实现IGBT的关断。但是，现有结构的IGBT导通压降还不够低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

本发明人在研究过程中发现，碳化硅绝缘栅极晶体管的p阱区由6H-SiC制作而成，且N⁺发射极由4H-SiC制作而成，其发射结由4H-SiC和6H-SiC形成异质结。由于4H-SiC的能隙为3.26eV，6H-SiC的能隙为3.02eV，可使得发射极4H-SiC的能隙大于6H-SiC的能隙，从而使从发射极注入到漂移区的电子注入效率高，可增强漂移区的电导调制效应，进而进一步减小导通压降。并且，漂移区、N缓冲层和P⁺集电极层也都由6H-SiC制作而成，在关断过程中，相对于漂移区的空穴，漂移区中的电子流出漂移区的速度很快，因而由4H-SiC和6H-SiC异质结额外注入的电子，几乎不会增加关断损耗。因此，本发明设计的异质结碳化硅绝缘栅极晶体管，可在不增加关断损耗的前提下，进一步减小导通压降。

有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种导通压降更低、不会增加关断损耗或者制作容易的述异质结碳化硅绝缘栅极晶体管。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种异质结碳化硅的绝缘栅极晶体管。