[發(fā)明專利]一種采用N型碳化硅襯底制作N溝道IGBT器件的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410037060.0
• 申請(qǐng)日: 2014-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104810282B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊霏;李玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院
• 主分類號(hào): H01L21/331
• 分類號(hào): H01L21/331;H01L21/04
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

1.一種采用N型碳化硅襯底制作N溝道IGBT器件的方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：

步驟一，在N型碳化硅襯底(10)表面外延生長(zhǎng)碳化硅P+外延層(1)、碳化硅N+緩沖層(2)以及碳化硅N型漂移層(3)；

步驟二，將N型碳化硅襯底(10)去除，保留的部分用來(lái)制作IGBT器件，保留的部分稱之為樣品；

步驟三，在樣品上表面旋涂光刻膠并進(jìn)行光刻及顯影，暴露出P+基極阱區(qū)(3)的區(qū)域，進(jìn)行P+離子注入，形成P+基極阱區(qū)(4)，之后去除光刻膠；

步驟四，在樣品上表面旋涂光刻膠并進(jìn)行光刻及顯影，暴露出N+發(fā)射極阱區(qū)(5)的區(qū)域，進(jìn)行N+離子注入，形成N+發(fā)射極阱區(qū)(5)，之后去除光刻膠；

步驟五，在IGBT器件上表面熱氧化，氧化溫度為1350℃以上，氧化時(shí)間1小時(shí)～20小時(shí)，對(duì)其進(jìn)行光刻及刻蝕，形成柵極氧化層(7)；

步驟六，淀積多晶硅層或者金屬層，對(duì)其進(jìn)行光刻及刻蝕，形成柵極(6)，用氧化層進(jìn)行隔離保護(hù)；

步驟七，在樣品正面淀積金屬，與N+發(fā)射極阱區(qū)(5)相連形成發(fā)射極接觸(8)；

步驟八，在樣品背面的碳化硅P+外延層(1)表面淀積金屬，形成集電極(9)；

所述步驟一中，所述N型碳化硅襯底(10)選取4H-SiC單晶襯底、6H-SiC單晶襯底或3C-SiC單晶襯底的其中一種；

所述N型碳化硅襯底(10)的厚度為360μm；

所述碳化硅P+外延層(1)采用在N型碳化硅襯底(10)上進(jìn)行外延生長(zhǎng)的方法得到；在N型碳化硅襯底(10)的上表面外延生長(zhǎng)具有P型重?fù)诫s性質(zhì)的碳化硅P+外延層(1)，碳化硅P+外延層(1)的摻雜濃度為1×10¹⁹cm^-3，其厚度為1μm～5μm；

所述碳化硅N+緩沖層(2)在碳化硅P+外延層(1)上由外延生長(zhǎng)方法得到，在碳化硅P+外延層(1)的上表面外延生長(zhǎng)具有N型重?fù)诫s性質(zhì)的碳化硅N+緩沖層(2)，碳化硅N+緩沖層(2)的摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3，其厚度為0.1μm～1μm；

在碳化硅N+緩沖層(2)的上表面外延生長(zhǎng)具有N型導(dǎo)電性的碳化硅N型漂移層(3)，碳化硅N型漂移層(3)的摻雜濃度為1×10¹⁴cm^-3～1×10¹⁶cm^-3，其厚度為50μm～300μm；

所述步驟三中，在碳化硅N型漂移層(3)的表面上，通過(guò)化學(xué)氣相淀積方式形成SiO₂層，對(duì)SiO₂層進(jìn)行光刻并顯影，暴露出需要進(jìn)行P型離子注入的區(qū)域，對(duì)保留的光刻膠進(jìn)行堅(jiān)膜，增強(qiáng)其抗蝕性，之后運(yùn)用反應(yīng)離子刻蝕RIE或者電感耦合等離子體刻蝕ICP方式移除進(jìn)行離子注入?yún)^(qū)域的SiO₂層，運(yùn)用丙酮濕法刻蝕或者氧等離子體刻蝕的方式去除光刻膠，然后利用所制備的SiO₂層作為掩膜，進(jìn)行P型離子注入，形成P+基極阱區(qū)(4)，同樣采用反應(yīng)離子刻蝕RIE或者電感耦合等離子體刻蝕ICP方式移除SiO₂層掩膜；

所述步驟四中，在碳化硅N型漂移層(3)的表面上，通過(guò)化學(xué)氣相淀積方式形成SiO₂層，對(duì)SiO₂層進(jìn)行光刻并顯影，暴露出需要進(jìn)行N型離子注入的區(qū)域，對(duì)保留的光刻膠進(jìn)行堅(jiān)膜，增強(qiáng)其抗蝕性，之后運(yùn)用反應(yīng)離子刻蝕RIE或者電感耦合等離子體刻蝕ICP方式移除需要進(jìn)行離子注入?yún)^(qū)域的SiO₂層，運(yùn)用丙酮濕法刻蝕或者氧等離子體刻蝕的方法去除光刻膠，然后利用所制備的SiO₂層作為掩膜，進(jìn)行N型離子注入，形成N+發(fā)射極阱區(qū)(5)，同樣用反應(yīng)離子刻蝕RIE或者電感耦合等離子體刻蝕ICP方式移除SiO₂層掩膜；

N型離子注入完成后，對(duì)注入的離子進(jìn)行活化退火；

所述步驟二中，采用包括采用研磨法、化學(xué)機(jī)械拋光法、干式拋光法、濕法腐蝕法、等離子輔助化學(xué)腐蝕法和常壓等離子腐蝕法中的其中一種方法將N型碳化硅襯底(10)去除，保留外延生長(zhǎng)得到的碳化硅P+外延層(1)、碳化硅N+緩沖層(2)以及碳化硅N型漂移層(3)，保留部分用以制作IGBT器件。