[發(fā)明專利]一種新型碳化硅小角度傾斜臺(tái)面終端結(jié)構(gòu)及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711274880.1
• 申請(qǐng)日: 2017-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN107910360A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李良輝;李俊燾;徐星亮;李志強(qiáng);周坤;張林;代剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號(hào): H01L29/06
• 分類號(hào): H01L29/06;H01L29/16
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙)51211
• 代理人: 蔣斯琪

1.一種新型碳化硅小角度傾斜臺(tái)面終端結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述傾斜臺(tái)面為上小下大的錐狀臺(tái)面結(jié)構(gòu)，臺(tái)面結(jié)構(gòu)的面積大于1mm²；所述傾斜臺(tái)面的斜面與水平面之間的夾角小于20°。

2.如權(quán)利要求1所述的新型碳化硅小角度傾斜臺(tái)面終端結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述小角度傾斜臺(tái)面刻蝕結(jié)構(gòu)應(yīng)用于SiC GTO器件的刻蝕終端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，具體結(jié)構(gòu)采用由上至下的P+/N/P-/P/N+外延結(jié)構(gòu)，其中依次為：P+接觸層、N base層、P- 漂移層、P緩沖層、N+場(chǎng)截止層，襯底為N+的4H-SiC本征襯底；所述P+接觸層的厚度介于0.2-5μm之間，平均摻雜濃度介于2×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3之間；所述N base層的厚度介于0.2-5μm之間，平均摻雜濃度介于2×10¹⁶-2×10¹⁸cm^-3之間；所述P- 漂移層的厚度介于5-200μm之間，平均摻雜濃度介于5×10¹³-5×10¹⁵cm^-3之間；所述P緩沖層的厚度介于0.2-5μm之間，平均摻雜濃度介于2×10¹⁶-2×10¹⁸cm^-3之間；所述N+場(chǎng)截止層的厚度介于0.2-5μm之間，平均摻雜濃度介于2×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3之間。

3.如權(quán)利要求1所述的新型碳化硅小角度傾斜臺(tái)面終端結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述小角度傾斜臺(tái)面刻蝕結(jié)構(gòu)應(yīng)用于SiC PiN器件的刻蝕終端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，具體結(jié)構(gòu)采用由上至下的P+/i/N+外延結(jié)構(gòu)，其中依次為：P+接觸層、本征i漂移層、N+場(chǎng)截止層，襯底為N+的4H-SiC本征襯底；所述P+接觸層的厚度介于0.2-5μm之間，平均摻雜濃度介于2×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3之間；所述本征i漂移層的厚度介于5-200μm之間，平均摻雜濃度介于5×10¹³-5×10¹⁵cm^-3之間；所述N+場(chǎng)截止層的厚度介于0.2-5μm之間，平均摻雜濃度介于2×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3之間。

4.如權(quán)利要求1所述的新型碳化硅小角度傾斜臺(tái)面終端結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述小角度傾斜臺(tái)面刻蝕結(jié)構(gòu)應(yīng)用于SiC PiN器件的刻蝕終端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，具體結(jié)構(gòu)采用由上至下的N+/i/P+外延結(jié)構(gòu)，其中依次為：N+接觸層、本征i漂移層、P+場(chǎng)截止層，襯底為N+的4H-SiC本征襯底；所述N+接觸層的厚度介于0.2-5μm之間，平均摻雜濃度介于2×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3之間；所述本征i漂移層的厚度介于5-200μm之間，平均摻雜濃度介于5×10¹³-5×10¹⁵cm^-3之間；所述P+場(chǎng)截止層的厚度介于0.2-5μm之間，平均摻雜濃度介于2×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3之間。

5.如權(quán)利要求1所述的新型碳化硅小角度傾斜臺(tái)面終端結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述小角度傾斜臺(tái)面刻蝕結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于碳化硅SBD、MOSFET、IGBT及JFET的器件臺(tái)面終端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

6.如權(quán)利要求1所述的新型碳化硅小角度傾斜臺(tái)面終端結(jié)構(gòu)，其特征在于：利用光刻膠回流技術(shù)制成的面積大于1mm²且傾斜臺(tái)面的斜面與水平面之間的夾角小于20°的SiC單一傾斜臺(tái)面刻蝕結(jié)構(gòu)，或者通過多次使用光刻膠回流刻蝕技術(shù)形成的n級(jí)SiC小角度傾斜臺(tái)面刻蝕結(jié)構(gòu)，其中n≥2。

7.制備如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的新型碳化硅小角度傾斜臺(tái)面終端結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于：使用了AZ4620厚光刻膠作為掩膜方式及實(shí)現(xiàn)了大面積的光刻膠均勻回流，依據(jù)光刻膠回流條件的不同，通過ICP干法刻蝕工藝刻蝕出的SiC小角度傾斜臺(tái)面的底角在0°~ 20°之間。

8.如權(quán)利要求7中所述的新型碳化硅小角度傾斜臺(tái)面終端結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于刻蝕工藝流程主要如下：

（1）對(duì)樣片進(jìn)行RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗之后，旋涂AZ4620光刻膠進(jìn)行掩膜；

（2）使用設(shè)計(jì)好相應(yīng)圖案的光刻板進(jìn)行光刻曝光及顯影；

（3）接下來對(duì)樣片進(jìn)行后烘工藝從而使光刻膠進(jìn)行回流；

（4）光刻膠回流工藝之后再將樣片置于感應(yīng)耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)腔體內(nèi)進(jìn)行干法刻蝕，刻蝕使用的氣體為CF₄/O₂；

（5）當(dāng)樣片達(dá)到所需的刻蝕深度之后取出樣品，再利用濃硫酸和30%雙氧水的混合溶液洗去剩余光刻膠便得到了SiC的小角度傾斜臺(tái)面刻蝕結(jié)構(gòu)；所述混合溶液中濃硫酸和30%雙氧水的比例為3：1。