[發(fā)明專利]一種基于外延工藝制備SiC IGBT的方法及SiC IGBT

在審

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• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111952173A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 查祎英;張文婷;安運來;楊霏;夏經(jīng)華;田麗欣;桑玲;田亮;牛喜平;羅松威;吳軍民
• 申請（專利權(quán)）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司;國家電網(wǎng)有限公司;國網(wǎng)福建省電力有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L29/08;H01L29/739
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種基于外延工藝制備SiC IGBT的方法，其特征在于，包括：

在SiC襯底表面依次形成N+緩沖層、N-漂移層和N型載流子阻擋層；

去除SiC襯底且對N+緩沖層進(jìn)行拋光處理，采用外延工藝在N+緩沖層表面形成P+集電層；

在N型載流子阻擋層表面形成柵極和發(fā)射極，并在P+集電層表面形成集電極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于外延工藝制備SiC IGBT的方法，其特征在于，所述在SiC襯底表面依次形成N+緩沖層、N-漂移層和N型載流子阻擋層，包括：

采用RCA標(biāo)準(zhǔn)工藝對SiC襯底進(jìn)行清洗；

采用高溫化學(xué)氣相沉積工藝在SiC襯底表面依次形成N+緩沖層、N-漂移層和N型載流子阻擋層；

采用離子注入工藝和/或外延工藝在N型載流子阻擋層表面形成P阱區(qū)、N+區(qū)和P+區(qū)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于外延工藝制備SiC IGBT的方法，其特征在于，所述去除SiC襯底且對N+緩沖層進(jìn)行拋光處理，包括：

依次采用光刻膠灰化工藝和石墨靶濺射工藝在P阱區(qū)、N+區(qū)和P+區(qū)表面形成保護(hù)膜；

采用減薄工藝去除SiC襯底，并采用酸性溶液對N+緩沖層表面進(jìn)行清洗；

采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝對N+緩沖層進(jìn)行拋光處理，并采用酸性溶液對N+緩沖層表面進(jìn)行清洗。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于外延工藝制備SiC IGBT的方法，其特征在于，所述在N型載流子阻擋層表面形成柵極和發(fā)射極，并在P+集電層表面形成集電極，包括：

采用酸洗法、熱氧揮發(fā)法或氧等離子體法去除所述保護(hù)膜；

采用化學(xué)氣相淀積工藝在N+區(qū)表面形成柵極；

在N型載流子阻擋層正面形成發(fā)射極，并在P+集電層背面形成集電極；

對所述柵極、發(fā)射極和集電極表面進(jìn)行金屬加厚。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于外延工藝制備SiC IGBT的方法，其特征在于，所述SiC襯底采用N型襯底，其摻雜濃度為1E14cm^-3-1E19cm^-3；

所述N+緩沖層的厚度為1μm-20μm，其摻雜濃度為1E15cm^-3-5E17cm^-3；

所述N-漂移層的厚度為20μm-300μm，其摻雜濃度為1E13cm^-3-1E16cm^-3；

所述N型載流子阻擋層的厚度為1μm-20μm，摻雜濃度在1E15cm^-3-1E18cm^-3；

所述P+集電層的厚度為1μm-20μm，其摻雜濃度為1E18cm^-3-1E20cm^-3。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于外延工藝制備SiC IGBT的方法，其特征在于，所述在N型載流子阻擋層正面形成發(fā)射極，并在P+集電層背面形成集電極，包括：

采用金屬材料在N型載流子阻擋層正面形成正面金屬，并在預(yù)設(shè)退火溫度、預(yù)設(shè)退火時間和退火氛圍下對正面金屬進(jìn)行退火，形成發(fā)射極；

采用金屬材料在P+集電層背面形成背面金屬，并在預(yù)設(shè)退火溫度、預(yù)設(shè)退火時間和退火氛圍對背面金屬進(jìn)行退火，形成集電極。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于外延工藝制備SiC IGBT的方法，其特征在于，所述發(fā)射極采用的金屬材料為Ni、Ti和Al中的一種或幾種的合金；

所述集電極采用的金屬材料為Ni。

8.一種利用權(quán)利要求1-9任一項基于外延工藝制備方法制備得到的SiC IGBT，其特征在于，包括：N+緩沖層、N-漂移層、N型載流子阻擋層、P+集電層、柵極、發(fā)射極和集電極；所述N+緩沖層、N-漂移層和N型載流子阻擋層依次位于SiC襯底表面；所述柵極和發(fā)射極位于N型載流子阻擋層表面；

所述P+集電層為去除SiC襯底且對N+緩沖層進(jìn)行拋光處理后并經(jīng)過外延工藝在N+緩沖層表面形成；所述集電極位于P+集電層表面。