N沟道碳化硅绝缘栅双极型晶体管的制备方法
专利汇可以提供N沟道碳化硅绝缘栅双极型晶体管的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种N 沟道 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N型碳化硅衬底，在该衬底 正面 外延 生长 一层N型外延层；2.在衬底外延层上依次通过 离子注入 ，形成P阱区、P+体 接触 区、N+发射区；3.对衬底背面进行P+集 电极 区的离子注入，并进行高温 退火 ，激活注入杂质；4.在衬底正面生长 刻蚀 栅 氧 化层、淀积 多晶硅 栅；5.在衬底正面和背面分别淀积金属并 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 。，下面是N沟道碳化硅绝缘栅双极型晶体管的制备方法专利的具体信息内容。
1.一种N沟道碳化硅绝缘栅双极型晶体管的制备方法，包括以下步骤：
4 -3 14
（1）选用零微管的N型SiC衬底，其基平面位错为10/cm ，衬底浓度2×10 ～
14 -3
5×10 cm ，在该N型SiC衬底正面生长一层厚度为0.8～1.4μm，氮离子掺杂浓度为
15 15 -3
2×10 ～7×10 cm 的N型外延层；
（2）在上述N型外延层中间区域进行P阱离子注入，注入杂质为氮离子，掺杂浓度为
17 -3
4×10 cm ；
14 14 -2 +
（3）在P阱区中部进行剂量为1×10 ～5×10 cm 、能量为100～200Kev的重掺杂P离子注入，形成体接触区；
14 15 -2
（4）在P阱区内侧两边用氮离子进行剂量2×10 ～1×10 cm 、能量为80～200Kev+
的发射极N 离子注入，形成发射极区；
13 14 -2
（5）在N型SiC衬底背面进行剂量为8×10 ～4×10 cm 、能量为250～450Kev的集+
电极P 注入，形成集电极区；
（6）将上述N型SiC衬底置于1650～1750℃下，进行8～14分钟的高温退火，激活所有注入杂质；
（7）在上述处理后的N型SiC衬底正面生长厚度为50～100nm的氧化层，并光刻、刻蚀出栅氧化层；
（8）在栅氧化层上用低压化学气相法淀积多晶硅并刻蚀出多晶硅栅；
（9）引出电极：
在长有栅氧化层与多晶硅栅的N型SiC衬底的体接触区上面依次淀积Ti、Al、Ni，接着在发射极区上面依次淀积Ti、Ni，引出发射极；
在多晶硅栅上依次淀积Ti、Au，引出栅极；
在衬底背面依次淀积Ti、Al、Ni，引出集电极；
（10）将上述衬底在900℃下进行金属烧结3～6分钟，形成良好接触。
2.根据权利要求1所述的N沟道碳化硅绝缘栅双极型晶体管方法，其特征在于所述步骤（1）中生长的N型外延层，其生长工艺条件是：温度为1600℃，压力为100mbar，反应气体采用硅烷和丙烷，载运气体采用纯氢气，掺杂源采用液态氮气。
3.根据权利要求1所述的N沟道碳化硅绝缘栅双极型晶体管制备方法，其特征在于所述步骤（2）中的P阱区注入，其工艺条件为：在600℃的环境温度下进行三次氮离子注入，先
11 -2 11 -2 11 -2
后注入的剂量为9.8×10 cm 、7×10 cm 、4.9×10 cm ，。其对应的能量分别为520keV、
300keV、150keV。
4.根据权利要求1所述的N沟道碳化硅绝缘栅双极型晶体管制备方法，其特征在于所述步骤（7）中的氧化层生长，其工艺条件是：干氧氧化温度1200℃，湿氧氧化温度950℃。
5.根据权利要求1所述的N沟道碳化硅绝缘栅双极型晶体管制备方法，其特征在于所述步骤（8）的低压化学气相淀积，是在80～200Pa压强下淀积厚度为2～5μm多晶硅。
6.根据权利要求1所述的N沟道碳化硅绝缘栅双极型晶体管制备方法，其特征在于步骤（9）所述的在长有栅氧化层与多晶硅栅的N型SiC衬底的体接触区上面依次淀积Ti、Al、Ni，其厚度分别为33nm、167nm、50nm。
7.根据权利要求1所述的N沟道碳化硅绝缘栅双极型晶体管制备方法，其特征在于步骤（9）所述的在发射极区上面依次淀积Ti、Ni，其厚度分别为50nm、100nm。
8.根据权利要求1所述的N沟道碳化硅绝缘栅双极型晶体管制备方法，其特征在于步骤（9）所述的在多晶硅栅上依次淀积Ti、Au，其厚度分别为50nm、100nm。
9.根据权利要求1所述的N沟道碳化硅绝缘栅双极型晶体管制备方法，其特征在于步骤（9）所述的在衬底背面依次淀积Ti、Al、Ni，其厚度分别为33nm、167nm、100nm。
N沟道碳化硅绝缘栅双极型晶体管的制备方法
技术领域
宽禁带的材料结构导致半导体器件低漏电、高工作温度和抗辐照等性能的改善。宽禁带半导体SiC具有比Si高一个数量级的临界击穿电场，意味着SiC电力电子器件的关断漂移层能更薄和具有更高的掺杂浓度，导致和Si同等器件相比具有低一个量级的导通电阻；更高的载流子饱和速度导致更高的工作频率；更高的热导率将改善热耗散，使器件可以工作在更高的功率密度。
发明内容
5×10 cm ，在该N型SiC衬底正面生长一层厚度为0.8～1.4μm，氮离子掺杂浓度为
15 15 -3
2×10 ～7×10 cm 的N型外延层；
为4×10 cm ；
具体实施方式
型外延层2位于N型SiC衬底1上方，P阱区3位于N型外延层2的上方中部区域，P 体接+ +
触区4位于P阱区3的上方中部区域，N 发射区5分别位于P阱区3的左上角与右上角，P集电极区6位于N型SiC衬底1的下方，栅氧化层7位于N型SiC衬底1的左上方与右上+
方，多晶硅栅8位于栅氧化层7的上方，体接触区金属层9位于P 体接触区4的上方，发射+
区金属层10位于N 发射区5的上方，栅极金属层11位于多晶硅栅8的上方，集电极金属+
层12位于P 集电极区6的下方。
0.8μm、氮离子掺杂浓度为2×10 cm 的N型外延层2，如图3a，其外延的工艺条件是：温度
1600℃，压力100mbar，反应气体采用硅烷和丙烷，载运气体采用纯氢气，掺杂源采用液态氮气。
为1μm、氮离子掺杂浓度为5×10 cm 的N型外延层2，如图3a，其工艺条件是：温度是
1600℃，压力是100mbar，反应气体采用硅烷和丙烷，载运气体采用纯氢气，掺杂源采用液态氮气。
P 体接触区4，如图3c。
150Kev，形成N 发射区5，接着去除掩膜作用的Al金属层，如图3c；
1.4μm、氮离子掺杂浓度为7×10 cm 的N型外延层2，如图3a，其外延的工艺条件是：温度
1600℃，压力100mbar，反应气体采用硅烷和丙烷，载运气体采用纯氢气，掺杂源采用液态氮气。
杂的离子注入，注入剂量为5×10 cm ，注入能量为200Kev，形成P 体接触区4，如图3c。
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