[发明专利]一种全光控SiC高压器件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种全光控SiC高压器件，包括采用n型SiC材料制作的衬底；衬底的上表面外延有n型缓冲层；在n型缓冲层上表面外延有n型漂移区；在n型漂移区上表面分别注入有p型结区和p型基区；在p型基区上表面注入有n型发射区；在p型结区与p型基区之间的n型漂移区上表面沉积有介质层；p型结区、p型基区、n型发射区以及介质层上表面共同覆盖有阴极，n型发射区其余上表面还覆盖有光电极，光电极与阴极互联；衬底下表面覆盖有阳极。本发明还公开了一种全光控SiC高压器件的制造方法。本发明的全光控SiC高压器件及其制造方法，解决了现有技术中的SiC电控器件驱动控制电路复杂、极端环境耐受能力弱的问题。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，涉及一种全光控SiC高压器件，本发明还涉及该种全光控SiC高压器件的制造方法。

背景技术

碳化硅(SiC)材料具有禁带宽度大，热导率高，临界雪崩击穿电场强度高，饱和载流子漂移速度大，热稳定性好等特点，非常适合用于制造电力电子器件。以SiC-MOSFET、SiC-JBS二极管为代表的SiC电力电子器件已经得到快速发展并已实现了商品化，但由于栅氧化层可靠性问题、肖特基势垒降低问题的影响，SiC-MOSFET与SiC-JBS二极管难以应用于极端环境。以SiC-JFET、SiC-BJT、SiC-PiN二极管以及SiC晶闸管为代表的双极型器件，由于不存在栅氧化层可靠性问题的影响，具有更大的极端环境应用潜力，受到国防工业领域的青睐。

虽然上述SiC双极器件具有较大的极端环境应用潜力，但上述器件的工作离不开一定规模的驱动控制弱电电路，而驱动控制电路的极端环境耐受能力往往差于SiC器件，从而成为SiC器件工作于极端环境的限制短板。

发明内容

本发明的目的是提供一种全光控SiC高压器件，解决了现有技术中的SiC电控器件驱动控制电路复杂、极端环境耐受能力弱的问题。

本发明的另一目的是提供一种全光控SiC高压器件的制造方法。

本发明所采用的技术方案是，一种全光控SiC高压器件，包括采用n型SiC材料制作的衬底；衬底的上表面外延有n型缓冲层；在n型缓冲层上表面外延有n型漂移区；在n型漂移区上表面分别注入有p型结区和p型基区；在p型基区上表面注入有n型发射区；在p型结区与p型基区之间的n型漂移区上表面沉积有介质层；p型结区、p型基区、n型发射区以及介质层上表面共同覆盖有阴极，n型发射区其余上表面还覆盖有光电极，光电极与阴极互联，衬底下表面覆盖有阳极。

本发明所采用的另一技术方案是，一种上述的全光控SiC高压器件的制造方法，按照以下步骤实施：

步骤1、制作n型4H-SiC材料的衬底；

步骤2、采用化学气相淀积法在衬底上表面向上依次同质生长n型缓冲层及n型漂移区，形成外延结构；

步骤3、在n型漂移区上表面沉积多晶硅，通过光刻刻蚀的方法使多晶硅图形化，采用高温离子注入法在n型漂移区上表面注入p型基区，然后通过高温氧化工艺加厚多晶硅介质层，通过高温离子注入法在p型基区上表面制作n型发射区；

去除掩膜后重新光刻，并通过高温离子注入p型结区，或根据需要再添加p型浅结区，然后在光刻胶碳化碳膜的保护下进行高温激活退火，退火温度1600℃～1800℃，退火时间3min～30min；退火后通过牺牲氧化的方法去除表面碳膜；

步骤4、通过高温干氧氧化结合氮气退火的工艺，在p型结区与p型基区之间的n型漂移区上表面生长介质层，接着通过PECVD淀积介质层，采用光刻与刻蚀的方法对得到的介质层进行图形化，得到器件主体结构；

步骤5、使用真空蒸镀的方法在器件主体结构上表面依次蒸镀Ti、Ni金属层，使用剥离的方法进行图形化，得到阴极欧姆接触金属；在器件主体结构上表面光刻胶保护去除下表面氧化层；使用真空蒸镀的方法在器件主体结构下表面依次蒸镀Ti与Ni金属层，得到阳极欧姆接触金属；