专利汇可以提供一种采用N型碳化硅衬底制作N沟道IGBT器件的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种采用N型 碳 化 硅 衬底制作N 沟道 IGBT器件的方法,该方法首先在N型碳化硅衬底上 外延 生长 碳化硅P+外延层、碳化硅N+ 缓冲层 以及碳化硅N型 漂移层 ,接着运用 研磨 方法或化学机械 抛光 等方法将N型碳化硅衬底去除,保留的部分用来制作IGBT的器件结构,之后在碳化硅N型漂移层中采用 离子注入 的方法形成P+基极阱区,在P+基极阱区中采用离子注入的方法形成N+发射极阱区,在器件上表面热 氧 化形成场氧层,淀积 多晶硅 或者金属形成栅极,并用氧化层隔离保护,最后淀积金属形成发射极 接触 和集 电极 ,该方法避免了采用P型碳化硅衬底制作N沟道IGBT器件,减小了集电极 电阻 ,提高了N沟道碳化硅IGBT器件的性能,且工艺简单,易于实现。,下面是一种采用N型碳化硅衬底制作N沟道IGBT器件的方法专利的具体信息内容。
1.一种采用N型碳化硅衬底制作N沟道IGBT器件的方法,其特征在于,所述方法包括下述步骤:
步骤一,在N型碳化硅衬底(10)表面外延生长碳化硅P+外延层(1)、碳化硅N+缓冲层(2)以及碳化硅N型漂移层(3);
步骤二,将N型碳化硅衬底(10)去除,保留的部分用来制作IGBT器件,保留的部分称之为样品;
步骤三,在样品上表面旋涂光刻胶并进行光刻及显影,暴露出P+基极阱区(3)的区域,进行P+离子注入,形成P+基极阱区(4),之后去除光刻胶;
步骤四,在样品上表面旋涂光刻胶并进行光刻及显影,暴露出N+发射极阱区(5)的区域,进行N+离子注入,形成N+发射极阱区(5),之后去除光刻胶;
步骤五,在IGBT器件上表面热氧化,氧化温度为1350℃以上,氧化时间1小时~20小时,对其进行光刻及刻蚀,形成栅极氧化层(7);
步骤六,淀积多晶硅层或者金属层,对其进行光刻及刻蚀,形成栅极(6),用氧化层进行隔离保护;
步骤七,在样品正面淀积金属,与N+发射极阱区(5)相连形成发射极接触(8); 步骤八,在样品背面的碳化硅P+外延层(1)表面淀积金属,形成集电极(9)。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤一中,所述N型碳化硅衬底(10)选取4H-SiC单晶衬底、6H-SiC单晶衬底或3C-SiC单晶衬底的其中一种;
所述N型碳化硅衬底(10)的厚度为360μm。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述碳化硅P+外延层(1)采用在N型碳化硅衬底(10)上进行外延生长的方法得到;在N型碳化硅衬底(10)的上表面外延生长具有P
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型重掺杂性质的碳化硅P+外延层(1),碳化硅P+外延层(1)的掺杂浓度为1×10 cm ,其厚度为1μm~5μm;
所述碳化硅N+缓冲层(2)在碳化硅P+外延层(1)上由外延生长方法得到,在碳化硅P+外延层(1)的上表面外延生长具有N型重掺杂性质的碳化硅N+缓冲层(2),碳化硅N+缓
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冲层(2)的掺杂浓度为1×10 cm ,其厚度为0.1μm~1μm;
在碳化硅N+缓冲层(2)的上表面外延生长具有N型导电性的碳化硅N型漂移层(3),碳
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化硅N型漂移层(3)的掺杂浓度为1×10 cm ~1×10 cm ,其厚度为50μm~300μm。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤二中,采用包括采用研磨法、化学机械抛光法、干式抛光法、湿法腐蚀法、等离子辅助化学腐蚀法和常压等离子腐蚀法中的其 中一种方法将N型碳化硅衬底(10)去除,保留外延生长得到的碳化硅P+外延层(1)、碳化硅N+缓冲层(2)以及碳化硅N型漂移层(3),保留部分用以制作IGBT器件。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤三中,在碳化硅N型漂移层(3)的表面上,通过化学气相淀积方式形成SiO2层,对SiO2层进行光刻并显影,暴露出需要进行P型离子注入的区域,对保留的光刻胶进行坚膜,增强其抗蚀性,之后运用反应离子刻蚀RIE或者电感耦合等离子体刻蚀ICP方式移除进行离子注入区域的SiO2层,运用丙酮湿法刻蚀或者氧等离子体刻蚀的方式去除光刻胶,然后利用所制备的SiO2层作为掩膜,进行P型离子注入,形成P+基极阱区(4),同样采用反应离子刻蚀RIE或者电感耦合等离子体刻蚀ICP方式移除SiO2层掩膜。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤四中,在碳化硅N型漂移层(3)的表面上,通过化学气相淀积方式形成SiO2层,对SiO2层进行光刻并显影,暴露出需要进行N型离子注入的区域,对保留的光刻胶进行坚膜,增强其抗蚀性,之后运用反应离子刻蚀RIE或者电感耦合等离子体刻蚀ICP方式移除需要进行离子注入区域的SiO2层,运用丙酮湿法刻蚀或者氧等离子体刻蚀的方法去除光刻胶,然后利用所制备的SiO2层作为掩膜,进行N型离子注入,形成N+发射极阱区(5),同样用反应离子刻蚀RIE或者电感耦合等离子体刻蚀ICP方式移除SiO2层掩膜;
N型离子注入完成后,对注入的离子进行活化退火。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤五中,热氧化生成10nm~100nm厚的氧化层,对氧化层进行光刻并显影,保留栅极氧化层上部的光刻胶作为刻蚀掩膜,去除除栅极氧化层上部其他区域的光刻胶,对光刻胶进行坚膜,利用反应离子刻蚀RIE或者电感耦合等离子体刻蚀ICP方式去除未掩蔽部分的氧化层,去除光刻胶,形成栅极氧化层(7a)。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤六中,在栅极氧化层(7a)上形成由多晶硅或者金属制成的栅极(6);多晶硅栅极采用淀积多晶硅→光刻→显影→坚膜→RIE或ICP刻蚀→去胶的工艺进行制备,金属栅极采用溅射或者蒸发金属膜→光刻→刻蚀金属栅区域以外金属→去胶的工艺进行制备,其中刻蚀金属包括湿法刻蚀、IBE刻蚀和剥离方法。在栅极表面制备氧化层,并将其图形化,形成对栅电极的氧化隔离保护。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤七中,采用金属剥离方法进行制备,首先进行光刻和显影,暴露出需要制作发射极接触的区域,淀积10nm-1000nm的Ti/Ni金属层,移除包括上层Ti/Ni金属层在内的光刻胶,保留发射极接触区域的金属,对金属进行热处理,形成发射极接触(8)。
10.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤八中,淀积10nm-1000nm的Ti/Al/Ni金属层,对金属进行热处理,形成集电极(9)。
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