注入增强型SiC PNM‑IGBT 器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种注入增强型SiC PNM‑IGBT器件及其制备方法。该制备方法包括：利用热壁LPCVD工艺在SiC衬底连续生长过渡层、第一漂移层、缓冲层、集电层；利用CMP工艺，去除SiC衬底和过渡层，刻蚀第一漂移层，形成第一沟槽，利用热氧化工艺在第一沟槽淀积氧化层；利用热壁LPCVD工艺在第一漂移层和第一沟槽表面生长第二漂移层；利用离子注入工艺，在第二漂移层形成P型阱区，在P型阱区形成P+接触区和N+发射区；刻蚀第二漂移层，形成第二沟槽，利用热氧化工艺在第二沟槽淀积多晶硅；淀积金属层形成发射极和集电极。本发明专利技术在槽栅两侧引入埋氧化层，增强了电导调制效应，降低了导通电阻，并不会导致关断时间明显增大，且在工艺上与现有工艺兼容。

Injection enhanced SiC PNM IGBT device and preparation method thereof

The invention relates to an injection enhanced SiC PNM IGBT device and preparation method thereof. The preparation method comprises: continuous transition layer grown on SiC substrate, the first drift layer, buffer layer, collector layer using technology of LPCVD hot wall; by using CMP process, the removal of SiC substrate and transition layer, etching the first drift layer, a first trench is formed in the first trench oxide layer deposited by thermal oxidation process; in the first drift the first layer and the trench surface growth second drift layer hot wall LPCVD process; injection by ion, forming P type well region in second drift layer, P+ contact zone and N+ emitter region is formed in the P type well region; etching second drift layer, forming a second trench, the second trench polysilicon deposited by thermal oxidation process; depositing a layer of metal forming emitter and collector. The invention introduces the buried oxide layer on both sides of the groove grid, enhances the conductance modulation effect, reduces the conduction resistance, and does not cause the turn off time to increase obviously, and is compatible with the existing technology in the process.

【技术实现步骤摘要】
注入增强型SiCPNM-IGBT器件及其制备方法
本专利技术涉及集成电路
，特别涉及一种注入增强型SiCPNM-IGBT器件及其制备方法。
技术介绍
随着电子产品的需求以及能效要求的不断提高，功率器件发挥着越来越重要的作用。几乎用于所有的电子制造业包括计算机领域、网络通信领域、消费电子领域、工业控制领域的各种设备。中国功率器件市场一直保持较快的发展速度，我国新型功率器件主要有VDMOS及IGBT类器件，而新材料功率器件主要有SiC及GaN器件。SiC是典型的宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大、临界电场高、载流子饱和速度高、物理化学性质稳定、硬度高、热稳定性好和热导率高等特点，非常适用于制作高温、抗辐射、高频、大功率和高密度集成的功率器件。IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型晶体管，是在MOSFET和BJT基础上发展起来的一种新型复合功率器件，复合了二者的优点，具有MOS输入、双极输出功能，集BJT器件通态压降小、载流密度大、耐压高和功率MOSFET驱动功率小、开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好的优点于一身。SiCIGBT综合了功耗低、击穿电压高、开关速度快的特点，相对于SiCMOSFET以及硅基的IGBT、晶闸管等器件具有显著的优势，特别适用于高温、高压、高频、大功率电力系统应用领域。SiCMOS器件已推出高击穿电压和低界面态密度的器件，为SiCIGBT的发展创造条件。近年来，随着节能减排力度的不断加大以及新能源领域的不断发展，IGBT作为节能高效器件具有更广阔的发展空间。和其他功率器件一样，SiCIGBT主要存在功耗和电压这两个方面的问题。为了降低器件的功耗，可以降低导通电阻，因此要求器件的漂移区在通态时有较高浓度的自由载流子。然而，大量的自由载流子会导致器件具有较长的关断时间，增加器件的关断损耗，造成导通电阻和关断损耗之间的矛盾。
技术实现思路
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本专利技术提出一种注入增强型SiCPNM-IGBT器件及其制备方法。具体地，本专利技术一个实施例提出的一种注入增强型SiCPNM-IGBT器件的制备方法，包括：选取N型SiC衬底；利用热壁LPCVD工艺在所述SiC衬底连续生长过渡层、第一漂移层、缓冲层、集电层；利用CMP工艺，去除所述SiC衬底和所述过渡层；利用反应离子刻蚀工艺刻蚀所述第一漂移层，形成第一沟槽，利用热氧化工艺在所述第一沟槽生长第一氧化层；利用热壁LPCVD工艺在所述第一漂移层和所述第一氧化层表面生长第二漂移层；利用热壁LPCVD工艺在所述第二漂移层生长P型阱区，在所述P型阱区形成P+接触区和N+发射区；利用反应离子刻蚀工艺刻蚀所述第二漂移层和所述第一氧化层，利用CVD工艺形成第二沟槽以制备出埋氧化层，利用热氧化工艺在所述第二沟槽生长第二氧化层，利用CVD工艺在所述第二氧化层生长多晶硅；淀积金属层形成发射极和集电极。在本专利技术的一个实施例中，利用热壁LPCVD工艺在所述SiC衬底连续生长过渡层、第一漂移层、缓冲层、集电层，包括：利用热壁LPCVD工艺在所述SiC衬底生长厚度为10～30μm的过渡层；利用热壁LPCVD工艺在所述过渡层生长厚度为100～200μm，氮离子掺杂浓度为1×1014～1×1015cm-3的第一漂移层；利用热壁LPCVD工艺在所述第一漂移层生长厚度为1～10μm，氮离子掺杂浓度1×1016～1×1018cm-3的缓冲层；利用热壁LPCVD工艺在所述缓冲层生长厚度为3～5μm，铝离子掺杂浓度1×1018～1×1020cm-3的集电层。在本专利技术的一个实施例中，利用热氧化工艺在所述第一沟槽生长第一氧化层，包括：在所述第一沟槽中持续生长所述第一氧化层，直至所述第一氧化层的深度与所述第一漂移层平齐；去除所述第一漂移层上的所述第一氧化层；对所述第一沟槽和所述第一漂移层进行平坦化处理。在本专利技术的一个实施例中，所述第二漂移层的厚度为1～20μm，氮离子掺杂浓度为1×1014～1×1015cm-3。在本专利技术的一个实施例中，利用热壁LPCVD工艺在所述第二漂移层生长P型阱区，在所述P型阱区形成P+接触区和N+发射区，包括：利用热壁LPCVD工艺在所述第二漂移层生长深度为0.5～2μm、铝离子掺杂浓度1×1017～1×1018cm-3的所述P型阱区；利用离子注入工艺在所述P型阱区形成深度为0.1～0.5μm、铝离子掺杂浓度1×1019～1×1021cm-3的所述P+接触区；利用离子注入工艺在所述P型阱区形成深度为0.1～0.5μm、氮离子掺杂浓度1×1018～1×1020cm-3的所述N+发射区。在本专利技术的一个实施例中，所述第二沟槽的宽度小于所述第一沟槽的宽度。在本专利技术的一个实施例中，所述埋氧化层位于所述第二沟槽的两侧。在本专利技术的一个实施例中，淀积金属层形成发射极，包括：在整个器件表面淀积光刻胶，显影形成发射极欧姆接触金属窗口，整个器件表面淀积Ni/Ti/Al合金，利用超声剥离工艺形成发射极欧姆接触金属层；在900℃温度下，氮气气氛中退火5分钟形成所述发射极。在本专利技术的一个实施例中，淀积金属层形成集电极，包括：在所述集电层下表面淀积Ti/Al合金形成集电极接触金属；在1050℃温度下，氮气气氛中退火3分钟形成所述集电极。本专利技术再一个实施例提出的一种注入增强型SiCPNM-IGBT器件，包括：集电层、缓冲层、漂移层、P型阱区、P+接触区、N+发射区、埋氧化层、集电极、发射极其中，所述埋氧化层位于所述漂移层内，所述注入增强型SiCPNM-IGBT器件由上述实施例所述的方法制备形成。通过以下参考附图的详细说明，本专利技术的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本专利技术的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。附图说明下面将结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细的说明。图1为本专利技术实施例提供的一种注入增强型SiCPNM-IGBT器件的工艺流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种注入增强型SiCPNM-n-IGBT器件的示意图；图3a-图3p为本专利技术实施例提供的一种注入增强型SiCPNM-n-IGBT器件的工艺示意图。图4为本专利技术实施例提供的一种注入增强型SiCPNM-p-IGBT器件的示意图；图5a-图5m为本专利技术实施例提供的一种注入增强型SiCPNM-p-IGBT器件的工艺示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种注入增强型SiCPNM-n-IGBT器件的工艺流程图。该方法包括如下步骤：步骤a、选取N型SiC衬底；步骤b、利用热壁LPCVD工艺在所述SiC衬底连续生长过渡层、第一漂移层、缓冲层、集电层；步骤c、利用CMP工艺，去除所述SiC衬底和所述过渡层；步骤d、利用反应离子刻蚀工艺刻蚀所述第一漂移层，形成第一沟槽，利用热氧化工艺在所述第一沟槽生长第一氧化层；步骤e、利用热壁LPCVD工艺在所述第一漂移层和所述第一氧化层表面生长第二漂移层；步骤f、利用热壁L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种注入增强型SiC PNM‑IGBT器件的制备方法，其特征在于，包括：选取N型SiC衬底；利用热壁LPCVD工艺在所述SiC衬底连续生长过渡层、第一漂移层、缓冲层、集电层；利用CMP工艺，去除所述SiC衬底和所述过渡层；利用反应离子刻蚀工艺刻蚀所述第一漂移层，形成第一沟槽，利用热氧化工艺在所述第一沟槽生长第一氧化层；利用热壁LPCVD工艺在所述第一漂移层和所述第一氧化层表面生长第二漂移层；利用热壁LPCVD工艺在所述第二漂移层生长P型阱区，在所述P型阱区形成P+接触区和N+发射区；利用反应离子刻蚀工艺刻蚀所述第二漂移层和所述第一氧化层，形成第二沟槽以制备出埋氧化层；利用热氧化工艺在所述第二沟槽生长第二氧化层，利用CVD工艺在所述第二氧化层生长多晶硅；淀积金属层形成发射极和集电极。

【技术特征摘要】
1.一种注入增强型SiCPNM-IGBT器件的制备方法，其特征在于，包括：选取N型SiC衬底；利用热壁LPCVD工艺在所述SiC衬底连续生长过渡层、第一漂移层、缓冲层、集电层；利用CMP工艺，去除所述SiC衬底和所述过渡层；利用反应离子刻蚀工艺刻蚀所述第一漂移层，形成第一沟槽，利用热氧化工艺在所述第一沟槽生长第一氧化层；利用热壁LPCVD工艺在所述第一漂移层和所述第一氧化层表面生长第二漂移层；利用热壁LPCVD工艺在所述第二漂移层生长P型阱区，在所述P型阱区形成P+接触区和N+发射区；利用反应离子刻蚀工艺刻蚀所述第二漂移层和所述第一氧化层，形成第二沟槽以制备出埋氧化层；利用热氧化工艺在所述第二沟槽生长第二氧化层，利用CVD工艺在所述第二氧化层生长多晶硅；淀积金属层形成发射极和集电极。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用热壁LPCVD工艺在所述SiC衬底连续生长过渡层、第一漂移层、缓冲层、集电层，包括：利用热壁LPCVD工艺在所述SiC衬底生长厚度为10～30μm的过渡层；利用热壁LPCVD工艺在所述过渡层生长厚度为100～200μm，氮离子掺杂浓度为1×1014～1×1015cm-3的第一漂移层；利用热壁LPCVD工艺在所述第一漂移层生长厚度为1～10μm，氮离子掺杂浓度1×1016～1×1018cm-3的缓冲层；利用热壁LPCVD工艺在所述缓冲层生长厚度为3～5μm，铝离子掺杂浓度1×1018～1×1020cm-3的集电层。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用热氧化工艺在所述第一沟槽生长第一氧化层，包括：在所述第一沟槽中持续生长所述第一氧化层，直至所述第一氧化层的深度与所述第一漂移层平齐；去除所述第一漂移层上的所述第一氧化层；对所述第一沟槽和所述第一漂移层进行平坦化处理。...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤晓燕，姜珊，宋庆文，张艺蒙，张玉明，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61