沟槽栅碳化硅绝缘栅双极型晶体管的制备方法

摘要

本发明公开了一种沟槽栅碳化硅绝缘栅双极型晶体管的制备方法，主要解决目前碳化硅绝缘栅双极型晶体管制备成本过高的问题。其实现步骤包括：1.选用结构性能优良的P型碳化硅衬底，对该衬底背面切割减薄并抛光氧化切割面；2.在衬底正面依次通过离子注入，形成N阱区、N⁺体接触区、P阱区；3.在衬底正面刻蚀出沟槽，接着生长沟槽栅氧化层，并进行多晶硅淀积，使多晶硅填满沟槽；4.在衬底背面离子注入缓冲层与集电区；5.高温退火，激活注入杂质；6.制备器件电极。与现有方法相比，本发明不需要外延生长过厚的耐压层，节省了大量生产成本，简化了工艺步骤，可用于逆变器、开关电源和照明电路领域。

主权项

一种沟槽栅碳化硅绝缘栅双极型晶体管的制备方法，包括以下步骤：(1)选用零微管的P型SiC衬底，其基平面位错为10⁴/cm^‑3，衬底浓度为3×10¹⁴～8×10¹⁴cm^‑3，沿该P型SiC衬底的背面切割，使其减薄至100μm，再对切割面依次进行抛光、氧化并去除氧化层；(2)在所述零微管的P型SiC衬底正面用氮离子进行两次N阱离子注入：第一次注入剂量为1.5×10¹²cm^‑2～7.5×10¹²cm^‑2，注入能量为300～700Kev；第二次注入剂量8×10¹¹cm^‑2～4×10¹²cm^‑2注入能量为200～450Kev，形成N阱区；(3)在N阱区左上方与右上方的区域，用氮离子进行重掺杂N⁺离子注入：注入剂量为9×10¹³～7×10¹⁴cm^‑2，注入能量为150～300Kev，形成体接触区；(4)在N阱区上部中间区域用Al离子进行离子注入：注入剂量为3×10¹⁴cm^‑2～1×10¹⁵cm^‑2，注入能量为150～300Kev，形成P阱区；(5)在整个零微管的P型SiC衬底上淀积一层厚度为0.2um的SiO₂，在P阱区上面的中间区域光刻沟槽窗口，并对该窗口下部SiC衬底进行沟槽刻蚀，直至沟槽位于N阱下方，使P阱区被隔开为左右两部分，该左右两部分成为发射区；(6)对上述刻蚀出的沟槽的底部和侧壁进行氧化，形成沟槽栅氧化层；(7)在长有沟槽栅氧化层的沟槽内采用低压热壁化学汽相淀积法生长多晶硅，直至多晶硅填满沟槽，其淀积温度为650℃，淀积压强为80Pa，反应气体为硅烷和磷化氢，载运气体为氦气；(8)在所述零微管的P型SiC衬底的背面用铝离子进行离子注入，注入剂量为4×10¹²cm^‑2～3×10¹³cm^‑2，注入能量为400～600Kev，形成P型缓冲层；(9)在含有P型缓冲层的P型SiC衬底背面用氮离子进行N⁺离子注入，注入剂量为4×10¹³～2×10¹⁴cm^‑2，注入能量为200～350Kev，形成集电区；(10)将所述零微管的P型SiC衬底置于1700℃下进行高温退火8～15分钟，激活所有注入杂质；(11)在所述零微管的P型SiC衬底正面刻蚀出多晶硅栅的侧墙，接着在该衬底正面上依次淀积钛金属层与镍金属层，并进行金属光刻与刻蚀，引出发射极与栅极；(12)在上述P型SiC衬底背面淀积厚度为1μm镍金属层，引出集电极；(13)将完成上述步骤后的基片在900℃温度下金属烧结4～7分钟，完成器件制作。