[实用新型]4H-SiC的绝缘栅双极型晶体管

说明书

本实用新型提出了4H‑SiC的绝缘栅双极型晶体管，其包括：漂移区；P阱区，设置在漂移区的一侧；N⁺发射极，设置在P阱区远离漂移区的一侧；两个沟槽，每个沟槽开设在N⁺发射极、P阱区和漂移区内且贯穿N⁺发射极和P阱区，并且沟槽的侧壁都不垂直于绝缘栅双极型晶体管的上表面；沟槽氧化层，设置在两个沟槽中且覆盖每个沟槽的表面；两个多晶硅栅极，每个多晶硅栅极填充在沟槽氧化层远离漂移区的一侧；N缓冲层，设置在漂移区远离P阱区的一侧；P⁺集电极，设置在N缓冲层远离漂移区的一侧；其中，漂移区、P阱区、N⁺发射极、N缓冲层和P⁺集电极都由4H‑SiC形成。本实用新型所提出的绝缘栅双极型晶体管，根据4H‑SiC偏角度设计出倾斜的沟槽结构，从而降低IGBT的导通压降。

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，具体的，本实用新型涉及4H-SiC的绝缘栅双极型晶体管。

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具有更加优秀性能的宽禁带半导体电子器件，比如碳化硅、氮化镓器件。

碳化硅是一种宽禁带半导体材料，其具有饱和电子漂移速度高、击穿场强高、热导率高等特性，特别适合用于制作高电压、大电流、高频的功率器件。常见的碳化硅有3c-SiC、4H-SiC、6H-SiC等晶型，其中，又以4H-SiC的性能最好(带隙最宽、电子迁移率最高)。然而，4H-SiC的生长难度又是最大，生长过程中特别容易发生相变，产生6H-SiC、15R-SiC等杂相。

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。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本实用新型是基于发明人的下列发现而完成的：

本实用新型的发明人在研究过程中发现，与0°生长4H-SiC(4H-SiC表面法线方向平行于4H-SiC<0001>晶向)相比，偏角度生长4H-SiC(即4H-SiC表面法线方向是偏离4H-SiC<0001>晶向的)更不容易发生相变，因此，目前市场上的4H-SiC以偏角度居多，通常有偏4°和偏8°的4H-SiC。

本实用新型的发明人经过深入研究发现，可根据4H-SiC的偏角度相应地设计倾斜的沟槽结构，如此，可使电子和空穴在沟道处沿着4H-SiC的<0001>方向移动，从而减小了载流子在沟槽处移动中所承受到的散射阻力，进而降低IGBT的导通压降。

有鉴于此，本实用新型的一个目的在于提出一种导通压降更低、导热率稿或者工作结温高的4H-SiC的绝缘栅双极型晶体管。