[發明專利]一種基于鍵合工藝制備SiC IGBT的方法及SiC IGBT

在審

• 申請號: 202010627783.1
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111952172A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 楊霏;張文婷;安運來;查祎英;羅松威;夏經華;田麗欣;桑玲;田亮;牛喜平;吳軍民;劉文亮;郭熠昀
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國家電網有限公司;國網福建省電力有限公司;國網福建省電力有限公司廈門供電公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L29/08;H01L29/739
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供一種基于鍵合工藝制備SiC IGBT的方法及SiC IGBT，在SiC襯底表面依次形成N?過渡層、N?漂移層、N+緩沖層和P+集電層；采用鍵合工藝對所述P+集電層和鍵合基片進行鍵合，之后去除SiC襯底和N?過渡層，或先去除SiC襯底和N?過渡層，之后采用鍵合工藝對所述P+集電層和鍵合基片進行鍵合；采用減薄工藝去除部分鍵合基片，并形成柵極、發射極和集電極，通過鍵合工藝減小了碎片概率，提高SiC IGBT的良品率，降低了SiC IGBT的生產成本；且P+集電層摻雜濃度高，降低了SiC IGBT的損耗，提高了SiC IGBT的導通特性；本發明提高了SiC IGBT所需外延材料的質量，減小導通電阻，進一步降低了SiC IGBT的損耗。

技術領域

本發明涉及功率半導體技術領域，具體涉及一種基于鍵合工藝的SiC IGBT及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著大功率半導體器件的快速發展，各種新型的大功率電力電子裝置成功的應用于各種工業電源、電機驅動、電力牽引、電能質量控制、國防和前沿科學技術領域等。Si由于材料自身的限制在高壓、高溫和高輻射等特殊環境下其性能已經接近極限，嚴重制約了電力電子器件的發展。但是SiC屬于第三代寬禁帶半導體的代表，由于其優良特性在高溫、高頻、抗輻射、高壓大功率器件應用中具有巨大潛力。

對于高壓(10kV以上)SiC器件，外延層總厚度超過100μm，對材料的厚度、摻雜濃度、材料均勻性、翹曲度以及外延缺陷控制方面提出較高的要求。SiC IGBT是結合了MOSFET和BJT兩種結構的優勢發展起來的復合器件。

目前制備SiC IGBT一般先制備N-漂移層，在漂移區的基礎上外延生長高質量的P+集電層，該方法后期需要減薄處理，在薄片的基礎上進行碳面工藝的制備，薄片工藝導致碎片情況嚴重，生產成本高。

發明內容

為了克服上述現有技術中生成成本高的不足，本發明提供一種基于鍵合工藝制備SiC IGBT的方法，包括：

在SiC襯底表面依次形成N-過渡層、N-漂移層、N+緩沖層和P+集電層；

采用鍵合工藝對所述P+集電層和鍵合基片進行鍵合；

采用減薄工藝去除部分鍵合基片，在N-漂移層表面形成柵極和發射極，并在P+集電層表面形成集電極。

所述采用鍵合工藝對所述P+集電層和鍵合基片進行鍵合，包括：

采用去離子水對P+集電層和鍵合基片進行清洗，之后采用等離子體活化工藝對P+集電層和鍵合基片進行處理；

對P+集電層和鍵合基片在常溫下進行預鍵合；

在預設的鍵合溫度和鍵合時間下，通過施加鍵合壓力對P+集電層和鍵合基片進行鍵合。

所述采用鍵合工藝對所述P+集電層和鍵合基片進行鍵合，之前或之后還包括：去除SiC襯底和N-過渡層。

所述去除SiC襯底和N-過渡層，包括：

依次采用減薄工藝和化學機械研磨工藝去除SiC襯底和N-過渡層；

采用酸性溶液對N-漂移層表面進行清洗。

所述在N-漂移層表面形成柵極和發射極，并在P+集電層表面形成集電極，包括：

采用離子注入工藝在N-漂移層的表面形成P阱區、N+區和P+區；

采用柵氧工藝在N+區之間的正面形成柵介質層；

采用化學氣相淀積工藝在柵介質層表面形成柵極；

依次采用減薄工藝和化學機械研磨工藝去除剩余鍵合基片，并采用酸性溶液對P+集電層表面進行清洗；