[發明專利]一種SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管器件及其制造方法

在審

• 申請號: 202110096995.6
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112951905A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 邱凱兵;施俊;田亮;劉昊
• 申請（專利權）人: 南瑞聯研半導體有限責任公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/423;H01L21/329
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 許婉靜

1.一種SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管器件，包括設置于背面的金屬集電極，其特征在于：從金屬集電極開始依次布置有第一導電類型襯底、第一導電類型buffer層、第二導電類型集電極、第一導電類型漂移區；

在第一導電類型襯底和第一導電類型buffer層中有若干個溝槽，溝槽穿透第一導電類型襯底層和第一導電類型buffer層，溝槽內的填充集電極穿透第一導電類型襯底和第一導電類型buffer后與第二導電類型集電極相連；

所述第二導電類型集電極是相互分離的陣列結構，各第二導電類型集電極與所述溝槽相對應。

2.根據權利要求1所述的SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于：柵電極通過柵極絕緣層與SiC材料隔離，并通過絕緣介質層與位于正面的金屬發射極隔離；所述SiC材料包括阱區、發射區以及漂移區。

3.根據權利要求2所述的SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于：金屬發射極同時與第一導電類型發射區、重摻雜第二導電類型區形成歐姆接觸連接。

4.根據權利要求1-3任一項所述的SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于：所述第一導電類型漂移區的正面結構為平面柵結構或溝槽柵結構。

5.根據權利要求1-3任一項所述的SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于：所述第一導電類型襯底和第一導電類型buffer中的溝槽數目為一個或多個。

6.根據權利要求1-3任一項所述的SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于：第一導電類型襯底和第一導電類型buffer中的若干溝槽形狀為條形、方形、多邊形或圓形,或上述形狀的組合。

7.根據權利要求1-3任一項所述的SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于：第一導電類型襯底和第一導電類型buffer中的若干溝槽填充的材質為Cu、銀膏、合金粉料或多晶硅中的一種或多種混合。

8.根據權利要求1-3任一項所述的SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于：多個柵電極通過平面的多晶硅排布連接。

9.一種SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管器件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)選定第一導電類型襯底；

2)在第一導電類型襯底上生長外延層，形成第一導電類型buffer區以及一部分第一導電類型-漂移區，通過選擇性注入第二導電類型雜質形成分離的第二導電類型集電區；

3)在已形成的第二導電類型集電區上，繼續生長第一導電類型-漂移區；

4)通過圖形掩膜阻擋，選擇性離子注入形成第二導電類型阱區；

5)通過自對準方式在圖形掩膜側壁形成側墻；

6)通過離子注入形成第一導電類型發射區；

7)通過圖形掩膜阻擋選擇性離子注入形成重摻雜第二導電類型區；

8)去除表面掩膜，涂覆碳膜保護后進行高溫退火；

9)去除碳膜并犧牲氧化處理表面后，通過熱氧生長或者沉積方式形成柵極絕緣層；

10)沉積摻雜多晶硅，經過光刻形成柵電極；

11)沉積二氧化硅或/與氮化硅，經過光刻形成絕緣介質層；

12)通過蒸發或濺射的方式形成歐姆接觸金屬層；

13)在背面形成貫通第一導電類型襯底和第一導電類型buffer層的溝槽；

14)在溝槽內部填充導電材料形成填充集電極，將第二導電類型集電極引出；

15)通過蒸發或濺射的方式形成正面的金屬發射極；

16)在背面通過蒸發或濺射的方式形成歐姆接觸金屬層，經激光退火與第一導電類型襯底形成歐姆接觸；

17)通過蒸發或濺射的方式形成背面金屬發射極。

10.根據權利要求9所述的一種SiC逆導型絕緣柵雙極型晶體管器件的制造方法，其特征在于：在步驟11）后，還包括以下步驟；

對步驟12）形成的制件正面保護貼膜，通過砂輪研磨背面，減薄第一導電類型襯底，或利用激光剝離減薄第一導電類型襯底。