[发明专利]具有双波长光控功能的SiC异质结晶闸管及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有双波长光控功能的SiC异质结晶闸管，通过设置凸台状p⁺SiC发射区以及p⁺NiO发射区，在365nm紫外光的控制下可以实现导通，并在365nm光撤走之后维持导通状态；通过设置凸台状n⁺SiC发射区、p型短基区，以及i型Ga₂O₃换流区，在254nm紫外光的控制下结束内部正反馈，并在254nm光撤走之后转为关断状态。本发明还公开了一种具有双波长光控功能的SiC异质结晶闸管的制备方法。本发明解决了现有技术中存在的SiC LTT难以自主关断、且使用成本升高、电路系统的抗电磁干扰能力下降的问题。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种具有双波长光控功能的SiC异质结晶闸管，本发明还涉及一种具有双波长光控功能的SiC异质结晶闸管的制备方法。

背景技术

SiC光触发晶闸管(LTT)具有阻断电压高、导通损耗低、抗电磁干扰能力强等特点，在特高压直流输电、大功率脉冲电源、电磁武器平台等领域有非常大的应用前景。由于SiCLTT导通时内部等效pnp晶体管与npn晶体管相互耦合形成正反馈，当触发光撤走后SiC LTT维持自导通状态。SiC LTT无法自关断的问题严重影响了SiC LTT的应用推广。为了使SiCLTT由导通状态转为关断状态，常需要设置专门的控制电路对SiC LTT进行电压换向或发射极限流来实现。专门的控制电路虽然能够实现SiC LTT的可控关断，但是却增加了体积与复杂度，使SiC LTT的使用成本升高、电路系统的抗电磁干扰能力下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有双波长光控功能的SiC异质结晶闸管，解决了现有技术中存在的SiC LTT难以自主关断、且使用成本升高、电路系统的抗电磁干扰能力下降的问题。

本发明的另一目的是提供一种具有双波长光控功能的SiC异质结晶闸管的制备方法。

本发明所采用的第一技术方案是，具有双波长光控功能的SiC异质结晶闸管，包括n^-衬底，n^-衬底其中一侧表面向上依次制作有n⁺缓冲层、p⁺SiC发射区、阳极欧姆接触金属、阳极PAD金属，p⁺SiC发射区和阳极欧姆接触金属接触的一面为均匀分布的若干个凸台，相邻两个凸台之间设置有p⁺NiO发射区，n^-衬底另一侧表面向上制作有p型短基区，p型短基区远离n^-衬底的一面上均匀制作有若干n⁺SiC发射区和i型Ga₂O₃换流区，n⁺SiC发射区和i型Ga₂O₃换流区交替分布，相邻的n⁺SiC发射区和i型Ga₂O₃换流区之间设置有钝化层，i型Ga₂O₃换流区远离p型短基区的一面均匀分布有若干个介质层，钝化层纵剖面为T形，钝化层的竖直部分紧邻n⁺SiC发射区和i型Ga₂O₃换流区的侧壁，钝化层的水平部分覆盖部分n⁺SiC发射区和i型Ga₂O₃换流区的上表面，钝化层的水平部分之间设置有阴极欧姆接触金属，阴极欧姆接触金属的上表面设置有阴极PAD金属。

本发明第一技术方案的特点还在于，

n^-衬底的材料为4H-SiC，厚度为100～300μm，施主杂质浓度为2.0×10¹³cm^-3～2.0×10¹⁴cm^-3；n⁺缓冲层厚度为0.5μm～3.0μm，施主杂质浓度为5.0×10¹⁶cm^-3～5.0×10¹⁷cm^-3。