[发明专利]N沟道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。

主权项

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：(1)选用零微管的N型SiC衬底，其基平面位错为104/cm‑3，衬底浓度2×1014～5×1014cm‑3，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2×1015～7×1015cm‑3的N型外延层；(2)在上述N型外延层中间区域进行P阱氮离子掺杂注入，掺杂浓度为4×1017cm‑3；注入的工艺条件为：在600℃的环境温度下进行三次氮离子掺杂注入，先后注入的剂量为9.8×1011cm‑2、7×1011cm‑2、4.9×1011cm‑2，其对应的能量分别为520keV、300keV、150keV；(3)在P阱区中部进行剂量为1×1014～5×1014cm‑2、能量为100～200Kev的重掺杂P+离子注入，形成体接触区；(4)在P阱区内侧两边用氮离子进行剂量2×1014～1×1015cm‑2、能量为80～200Kev的发射极N+离子注入，形成发射极区；(5)在N型SiC衬底背面进行剂量为8×1013～4×1014cm‑2、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)在步骤(6)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。