[發明專利]穿通型碳化硅絕緣柵雙極型晶體管的制備方法

有效

• 申請號: 201410163736.0
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN103928322A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 郭輝;翟華星;宋慶文;張藝蒙;張玉明;湯曉燕
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/265
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種穿通型碳化硅絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，包括以下步驟：

(1)選用零微管的P型SiC襯底，其基平面位錯為10⁴/cm^-3，襯底濃度為2×10¹⁴～1×10¹⁵cm^-3，沿該P型SiC襯底的背面切割，使其減薄至100μm；

(2)對切割面依次進行拋光、氧化和去除氧化層，并在P型SiC襯底正面中間區域用氮離子進行兩次N阱離子注入，形成N阱區；

(3)在N阱區中部，使用氮離子進行一次重摻雜N⁺離子注入，注入劑量為8×10¹³～4×10¹⁴cm^-2，注入能量為80～200Kev，形成體接觸區；

(4)在N阱區外側進行P型離子注入，注入濃度2×10¹¹～5×10¹¹cm^-2，注入能量為200～400Kev，注入后產生濃度略高于襯底濃度的結型場效應晶體管JEFT區；

(5)在N阱區內側兩邊用鋁離子進行一次P⁺離子注入，注入劑量6×10¹⁴cm^-2～2×10¹⁵cm^-2，注入能量為90～250Kev，形成發射區；

(6)在P型SiC襯底的背面進行二次P⁺離子注入，注入劑量為2×10¹²cm^-2～5×10¹²cm^-2，注入能量為500～800Kev，形成緩沖層；

(7)在P型SiC襯底背面用氮進行二次N⁺離子注入，注入劑量為3×10¹³cm^-2～2×10¹⁴cm^-2，注入能量為300～500Kev，形成集電極區；

(8)將完成上述步驟后P型SiC襯底在1600℃下進行高溫退火，激活所有注入雜質；

(9)在所述P型SiC襯底正面上生長厚度為50～100nm的氧化層，并光刻、刻蝕出柵氧化層；

(10)在柵氧化層上低壓化學氣相淀積多晶硅；

(11)在長有柵氧化層與多晶硅的P型SiC襯底正面上依次淀積鋁金屬層與鎳金屬層，并進行金屬光刻與刻蝕，引出發射極與柵極后進行金屬鈍化，保護器件正面；

(12)在長有柵氧化層與多晶硅的P型SiC襯底背面淀積厚度為1μm鎳金屬層，引出集電極；

(13)將完成上述步驟后的樣片在800～1000℃溫度下進行金屬燒結3～6分鐘，形成良好接觸。

2.根據權利要求1所述的穿通型碳化硅絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的兩次離子注入，其條件是在650℃的環境溫度中，先以2×10¹²～8×10¹²cm^-2注入劑量、300～600Kev的注入能量進行一次離子注入，再以8×10¹¹～4×10¹²cm^-2注入劑量、150～350Kev的注入能量進行第二次離子注入。

3.根據權利要求1所述的穿通型碳化硅絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于所述步驟(8)中的高溫退火工藝是在下氬氣環境中退火15～30分鐘。

4.根據權利要求1所述的穿通型碳化硅絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于所述步驟(9)中的氧化層生長，其工藝條件是：先在1200℃下，對襯底正面干氧氧化1～3小時；再在950℃下濕氧氧化60～90分鐘。

5.根據權利要求1所述的穿通型碳化硅絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于所述步驟(10)中低壓化學氣相淀積多晶硅，是在100～250Pa的壓強下淀積厚度為2～5μm的多晶硅。

6.根據權利要求1所述的穿通型碳化硅絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于所述步驟(11)中金屬淀積，其中鋁金屬層厚度為50nm，鎳金屬層厚度為200nm。