[發明專利]一種基于n長基區碳化硅晶閘管及其制作方法

有效

• 申請號: 201711209284.5
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108039367B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 蒲紅斌;劉青;王曦;李佳琪
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H01L29/74
• 分類號: H01L29/74;H01L29/16;H01L21/332
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 談耀文

1.一種基于n長基區碳化硅晶閘管的制作方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟1、將n型碳化硅襯底（11）進行清洗處理后，在n型碳化硅襯底（11）上表面向上依次生長碳化硅p⁺發射區外延層（2）、碳化硅n⁺緩沖層（3）、碳化硅n型長基區外延層（4）、碳化硅p^-短基區外延層（5）、碳化硅n⁺發射區外延層（6）；

所述n型碳化硅襯底（11）為4H-SiC單晶襯底、6H-SiC單晶襯底或者3C-SiC單晶襯底；

步驟2、去除n型碳化硅襯底（11）；

所述去除n型碳化硅襯底（11）的方法為化學機械拋光法、干式拋光法、濕法腐蝕法、等離子輔助化學腐蝕法、常壓等離子腐蝕法中的一種或者多種；

步驟3、在碳化硅n⁺發射區外延層（6）的上表面形成SiO₂層，再對SiO₂層進行光刻并顯影，采用干法刻蝕形成臺面，暴露出碳化硅p^-短基區外延層（5）；

步驟4、在經步驟3得到的碳化硅n⁺發射區外延層（6）和碳化硅p^-短基區外延層（5）的上表面淀積SiO₂層，對SiO₂層進行光刻→顯影→堅膜→刻蝕→去膠的工藝，暴露出需要離子注入的區域，并利用未去掉的SiO2層作為掩膜，注入p型離子形成碳化硅p⁺區（8），然后去掉SiO2層；

步驟5、在經步驟4得到的碳化硅p⁺區（8）上表面淀積Al/Ni合金層，形成門極歐姆電極（9）；

步驟6、在經步驟3得到的碳化硅n⁺發射區外延層（6）上表面淀積Ni金屬層，形成陰極歐姆電極（7）；

步驟7、在經步驟2得到的碳化硅p⁺發射區外延層（2）表面淀積Ni金屬層，形成陽極歐姆電極（1）；

步驟8、采用PECVD法在碳化硅p^-短基區外延層（5）上表面、門極歐姆電極（7）、碳化硅n⁺發射區外延層（6）側面以及陰極歐姆電極（9）側面均淀積SiO₂鈍化層，并光刻形成隔離層（10）；

步驟9、對經步驟8得到的SiO₂鈍化層進行光刻形成接觸孔，并淀積Al金屬，經光刻形成陰極Pad和門極Pad，得到基于n長基區碳化硅晶閘管。

2.如權利要求1所述的一種基于n長基區碳化硅晶閘管的制作方法，其特征在于，所述步驟1中：n型碳化硅襯底（11）為4H-SiC單晶襯底、6H-SiC單晶襯底或者3C-SiC單晶襯底，所述n型碳化硅襯底（11）厚度為320μm~380μm。

3.如權利要求1所述的一種基于n長基區碳化硅晶閘管的制作方法，其特征在于，所述碳化硅p⁺發射區外延層（2）的摻雜濃度為2x10¹⁹cm^-3，所述碳化硅p⁺發射區外延層（2）的厚度為2.5μm；碳化硅n⁺緩沖層（3）的摻雜濃度為2x10¹⁶cm^-3~5x10¹⁶cm^-3，碳化硅n⁺緩沖層（3）的厚度為2.5μm~3.0μm；碳化硅n型長基區外延層（4）摻雜濃度為2x10¹⁴cm^-3，碳化硅n型長基區外延層（4）厚度為160μm；碳化硅p^-短基區外延層（5）摻雜濃度為2x10¹⁷cm^-3~5x10¹⁷cm^-3，碳化硅p^-短基區外延層（5）厚度為2.5μm~3.0μm；碳化硅n⁺發射區外延層（6）摻雜濃度為2x10¹⁹cm^-3，碳化硅n⁺發射區外延層（6）厚度為2.5μm~3.5μm，碳化硅n⁺發射區外延層（6）橫向寬度為20μm~30μm。

4.如權利要求1所述的一種基于n長基區碳化硅晶閘管的制作方法，其特征在于，所述門極歐姆電極（9）的材料為Al/Ni合金，所述門極歐姆電極（9）厚度為10nm~1000nm，所述陰極歐姆電極（7）的材料為Ni ，所述陰極歐姆電極（7）的厚度為10nm~1000nm，所述陽極歐姆電極（1）的材料為Ni，所述陽極歐姆電極（1）的的厚度為10nm~1000nm。