穿通型碳化硅绝缘栅双极型晶体管的制备方法

摘要

本发明公开了一种穿通型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、JFET区、P⁺发射区；3.对衬底背面进行缓冲层与集电极区的离子注入；4.高温退火，激活注入杂质；5.在衬底正面生长刻蚀栅氧化层、淀积多晶硅栅；6.在衬底正面和背面淀积金属并光刻，引出电极。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

一种穿通型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2×10¹⁴～1×10¹⁵cm^‑3，沿该P型SiC衬底的背面切割，使其减薄至100μm；(2)对切割面依次进行抛光、氧化和去除氧化层，并在P型SiC衬底正面中间区域用氮离子进行两次N阱离子注入，形成N阱区；(3)在N阱区中部，使用氮离子进行一次重掺杂N⁺离子注入，注入剂量为8×10¹³～4×10¹⁴cm^‑2，注入能量为80～200Kev，形成体接触区；(4)在N阱区外侧进行P型离子注入，注入浓度2×10¹¹～5×10¹¹cm^‑2，注入能量为200～400Kev，注入后产生浓度略高于衬底浓度的结型场效应晶体管JEFT区；(5)在N阱区内侧两边用铝离子进行一次P⁺离子注入，注入剂量6×10¹⁴cm^‑2～2×10¹⁵cm^‑2，注入能量为90～250Kev，形成发射区；(6)在P型SiC衬底的背面进行二次P⁺离子注入，注入剂量为2×10¹²cm^‑2～5×10¹²cm^‑2，注入能量为500～800Kev，形成缓冲层；(7)在P型SiC衬底背面用氮进行二次N⁺离子注入，注入剂量为3×10¹³cm^‑2～2×10¹⁴cm^‑2，注入能量为300～500Kev，形成集电极区；(8)将完成上述步骤后P型SiC衬底在1600℃下进行高温退火，激活所有注入杂质；(9)在所述P型SiC衬底正面上生长厚度为50～100nm的氧化层，并光刻、刻蚀出栅氧化层；(10)在栅氧化层上低压化学气相淀积多晶硅；(11)在长有栅氧化层与多晶硅的P型SiC衬底正面上依次淀积铝金属层与镍金属层，并进行金属光刻与刻蚀，引出发射极与栅极后进行金属钝化，保护器件正面；(12)在长有栅氧化层与多晶硅的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样片在800～1000℃温度下进行金属烧结3～6分钟，形成良好接触。