申请/专利权人：南京晟芯半导体有限公司

申请日：2020-12-23

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN112670338B

主分类号：H01L29/739

分类号：H01L29/739;H01L29/06;H01L29/08;H01L29/16;H01L21/331

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2021.12.17#专利申请权的转移;2021.05.04#实质审查的生效;2021.04.16#公开

摘要：本发明公开了一种具有低门槛电压的SiC绝缘栅双极晶体管，包括第一外延层，第一外延层之下依次设置有第二、第三、第四外延层；第四外延层的凸台之间设置有集电区；第四外延层及集电区下表面共同设置有集电极PAD；第一外延层上部的平台周围套装有阱区，该阱区上套装有源区，阱区和源区周围设置有重掺杂区；第一外延层、阱区以及源区部分上表面共同设置有栅氧化层；栅氧化层上表面覆盖有多晶硅栅；多晶硅栅及栅氧化层共同覆盖有场氧；重掺杂区、源区部分、场氧上表面及侧壁共同覆盖有发射极PAD。本发明还公开了该具有低门槛电压的SiC绝缘栅双极晶体管的制造方法。本发明的器件，降低了SiCIGBT的门槛电压。

主权项：1.一种具有低门槛电压的SiC绝缘栅双极晶体管的制备方法，其特征在于：具有低门槛电压的SiC绝缘栅双极晶体管包括第一外延层1，第一外延层1之下设置有第二外延层2，第二外延层2之下设置有第三外延层3，第三外延层3之下设置有第四外延层4，第四外延层4包括多个尺寸相同的凸台；第四外延层4的凸台之间设置有集电区5，集电区5与第三外延层3下表面、第四外延层4侧壁及第四外延层4部分下表面接触；第四外延层4下表面以及集电区5下表面共同设置有集电极PAD13；在第一外延层1上部中心设置有凸起的平台，该平台周围套装有阱区6，该阱区6上套装有源区7，阱区6和源区7周围设置有重掺杂区8；阱区6与第一外延层1上表面及平台侧壁接触；源区7与阱区6上表面及阱区6随平台突起的侧壁接触；源区7与阱区6的外侧面同时与重掺杂区8接触；第一外延层1平台上表面、阱区6突起的上表面以及源区7部分上表面共同设置有栅氧化层9；栅氧化层9上表面覆盖有多晶硅栅10；多晶硅栅10上表面及侧壁以及栅氧化层9侧壁共同覆盖有场氧11；重掺杂区8上表面、源区7部分上表面、场氧11上表面及侧壁共同覆盖有发射极PAD12；按照以下步骤实施：步骤1：采用化学气相淀积的方法，在SiC材料的衬底14一个表面上依次生长第一外延层1、第二外延层2、第三外延层3、第四外延层4；步骤2：采用化学机械抛光的方式，将衬底14去除，保留第一外延层1、第二外延层2、第三外延层3、第四外延层4；步骤3：在第四外延层4上淀积掩蔽膜，通过光刻技术获得图形化表面，在图形化表面上进行干法刻蚀，形成第四外延层4的多个凸台，各凸台的间距为5.0μm，各凸台的高度为2.0μm；步骤4：采用PVD技术，结合光刻与刻蚀的方法，在第四外延层4凸台之间淀积p型NiO的集电区5，使得集电区5覆盖第三外延层3上表面、第四外延层4的凸台侧壁以及第四外延层4凸台上表面边缘0.3μm区域；步骤5：将步骤4制得的结构件整体翻转，使第一外延层1下表面翻转为上表面，在第一外延层1上淀积掩蔽膜，通过光刻技术获得图形化表面，通过离子注入的方法在第一外延层1中形成阱区6、源区7以及重掺杂区8，离子注入的温度为450°C；步骤6：去除光刻掩膜，进行高温退火，高温退火温度为1700°C，退火气氛为Ar气氛围，退火时间为10min；步骤7：通过高温氧化结合氮、磷钝化的方法在器件上表面生长栅氧化层9，生长温度为1250°C，栅氧化层9的厚度为50nm；步骤8：通过CVD的方法在栅氧化层9上表面生长多晶硅栅10，多晶硅栅10的厚度为500nm；步骤9：通过光刻结合刻蚀的方法对多晶硅栅10与栅氧化层9进行刻蚀，使重掺杂区8上表面以及源区7上表面内侧裸露；步骤10：通过CVD的方法在多晶硅栅10上表面、多晶硅栅10侧壁、栅氧化层9侧壁、重掺杂区8上表面以及裸露的源区7上表面共同淀积场氧11，场氧11的厚度为0.5μm；步骤11：通过光刻结合刻蚀的方法对场氧11进行图形化处理，使重掺杂区8上表面、源区7上表面内侧裸露；步骤12：在底部集电区5下表面以及裸露的第四外延层4下表面淀积200nm的Ni形成集电极欧姆电极；然后，在重掺杂区8上表面以及裸露的源区7上表面淀积50nm的Ti、150nm的Ni形成发射极欧姆电极，在氮气保护下快速热退火，退火温度为1000°C，退火时间为5分钟；步骤13：通过光刻结合刻蚀的方法对场氧11进行图形化处理，使多晶硅栅10部分上表面裸露；步骤14：在集电极欧姆电极上淀积Ti、Ag加厚形成集电极PAD13；在发射极欧姆电极上淀积Ti、Al加厚形成发射极PAD12；在裸露的多晶硅栅10表面淀积Ti、Al形成栅极PAD；步骤15：使用二氧化硅与聚酰亚胺中覆盖器件上表面、发射极PAD12的边缘、栅极PAD的边缘，完成制备。

全文数据：

权利要求：

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