[發明專利]一種碳化硅N溝道雙極型功率器件的制備方法

在審

• 申請號: 202110473075.1
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113299552A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 楊曉磊;柏松
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/304;H01L21/324;H01L21/04;H01L29/161
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹蕓

1.一種碳化硅N溝道雙極型功率器件的制備方法，其特征在于：包括以下步驟:

步驟一，在N型碳化硅襯底(1)上依次生長P+外延層(2)、N+緩沖層(3)以及N-漂移層(4)；

步驟二，將該外延片在高溫氧化爐中進行高溫氧化工藝，接著處理N-漂移層(4)表面；

步驟三，在N-漂移層(4)上，分別通過生長各區掩膜介質工藝、光刻工藝、刻蝕工藝、離子注入工藝，依次形成P-離子注入區(5)、P+離子注入區(6)、N+離子注入區(7)、JFET離子注入區(8)；

步驟四，通過高溫退火離子激活工藝，犧牲氧化工藝、濕法腐蝕工藝、高溫氧化和退火工藝，形成柵氧介質(9)；

步驟五，通過淀積多晶硅或者金屬層，利用光刻和刻蝕工藝，形成柵電極(10)；

步驟六，生長柵極與發射極隔離介質，通過光刻和刻蝕工藝、淀積金屬工藝、金屬剝離工藝以及高溫退火工藝，形成發射極電極(11)；

步驟七，通過正面保護工藝保護器件正面，將襯底和部分P+外延層(12)去除；

步驟八，對器件背面進行處理后，淀積背面歐姆金屬層(13a)，并通過激光退火(13b)工藝形成背面歐姆接觸，完成碳化硅N溝道雙極型功率器件的制備。

2.根據權利要求1所述的一種碳化硅N溝道雙極型功率器件的制備方法，其特征在于：步驟一中，所述P+外延層(2)在N型碳化硅襯底上外延生長所得，其P型摻雜濃度為1e18cm-³～1e20cm-³，厚度為3μm～30μm；

所述N+緩沖層(3)在P+外延層上外延生長所得，其N型摻雜濃度為3e16cm-³～3e18cm-³，厚度為0.1μm～5μm；

所述N-漂移層(4)在N+緩沖層上外延生長所得，其N型摻雜濃度為1e14cm-³～1e15cm-³，厚度為60μm～300μm。

3.根據權利要求1所述的一種碳化硅N溝道雙極型功率器件的制備方法，其特征在于：步驟二中，所述高溫氧化時間為5h～48h，氧化溫度為1300℃～1600℃。

4.根據權利要求1所述的一種碳化硅N溝道雙極型功率器件的制備方法，其特征在于：步驟三中，所述P-離子注入區(5)的注入深度范圍0.5μm～1.0μm，P型注入濃度范圍1e16cm-³～5e18cm-³；

所述N+離子注入區(6)的注入深度范圍0.2μm～0.4μm，N型注入濃度范圍2e18cm-³～1e21cm-³；

所述P+離子注入區(7)的注入深度范圍0.2μm～0.5μm，P型注入濃度范圍1e19cm-³～1Ee21cm-³；

所述JFET離子注入區(8)的注入深度范圍0.9μm～2.0μm，N型注入濃度范圍5e15cm-³～5e17cm-³。

5.根據權利要求1所述的一種碳化硅N溝道雙極型功率器件的制備方法，其特征在于：步驟四中，所述柵氧介質(9)氧化溫度范圍1000℃-1500℃，柵氧介質(9)厚度范圍20-70nm。

6.根據權利要求1所述的一種碳化硅N溝道雙極型功率器件的制備方法，其特征在于：步驟五中，所述通過淀積多晶硅或者金屬層形成柵電極(10)，電極生長厚度200nm-800 nm，摻雜濃度范圍2e19cm-³-1e21cm-³；金屬電極采用W、Al、Cu金屬，其金屬厚度為50nm-200nm。

7.根據權利要求1所述的一種碳化硅N溝道雙極型功率器件的制備方法，其特征在于：步驟七中，所述通過正面保護工藝保護器件正面采用正面貼藍膜或者正面涂蠟。

8.根據權利要求1所述的一種碳化硅N溝道雙極型功率器件的制備方法，其特征在于：步驟八中，所述背面歐姆金屬層(13a)總厚度為50nm～200nm，所述激光退火(13b)能量為1.5J/cm²～3.0J/cm²。