SiCIGBT的制造方法和SiCIGBT技术

本申请提供的一种SIC IGBT的制造方法和SIC IGBT。其中，SIC IGBT的制造方法包括：提供第一导电类型的衬底，衬底具有相对的第一表面和第二表面，在衬底的第一表面形成间隔设置的凹槽；在凹槽内填充第二导电类型的半导体材料，在衬底的第一表面上外延形成第一导电类型的漂移层，漂移层覆盖第二导电类型的半导体材料，在漂移层上外延形成第二导电类型的外延层；从衬底的第二表面开始减薄衬底至露出第二导电类型的半导体材料，在露出的第二导电类型的半导体材料上通过离子注入第一导电类型的离子而形成掺杂区；在掺杂区上形成第一金属层，并在第二导电类型的外延层上形成第二金属层；其中，第一导电类型和第二导电类型不同。本申请提供的SIC IGBT的制造方法，节约了制造成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
SiC IGBT的制造方法和SiC IGBT


[0001]本申请涉及半导体器件
，特别地涉及一种SiC IGBT的制造方法和SiC IGBT。

技术介绍

[0002]随着时代的发展，领域内对于半导体功率器件的性能要求愈来愈高，SiC材料作为制成半导体功率器件的材料之一，制成的半导体功率器件在高频、高温、大功率及高辐照等环境下有很高的优势。
[0003]传统的Si IGBT制造流程通常包括：使用P型衬底，在P型衬底上生成P型外延和N型外延(双层外延)，在N型外延层通过注入形成P
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区和N+区。而SiC(即，碳化硅)受材料的结构影响无法使用简单的离子注入工艺同时形成P
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区和N+区，通常需要采用独立外延方案，而现有的独立外延方案，需要通过2次N型注入步骤而形成N+区，并通过1次P型注入步骤而形成P区，并且，独立外延方案通常需要严格控制外延条件，才能在多次外延过程中抑制外延缺陷的产生。另外，P型注入的步骤注入的是Al离子，注入设备和Si线不兼容，属于特殊定制设备，需要额外定制，从这一点来讲，增加了制造的成本。此外，注入用的Al源价格也很高，进一步增加了制造成本。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本申请提供一种SiC IGBT的制造方法和SiC IGBT，能够在一定程度上缩短了SiC IGBT的制造步骤，节约制造成本。
[0005]本申请实施例的第一方面，提供一种SiC IGBT的制造方法，其中，SiC IGBT的制造方法包括：提供第一导电类型的衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面，在所述衬底的第一表面形成间隔设置的凹槽；在所述凹槽内填充第二导电类型的半导体材料，在所述衬底的第一表面上外延形成第一导电类型的漂移层，所述漂移层覆盖所述第二导电类型的半导体材料，在所述漂移层上外延形成第二导电类型的外延层；从所述衬底的第二表面开始减薄所述衬底至露出所述第二导电类型的半导体材料，在露出的所述第二导电类型的半导体材料上通过离子注入第一导电类型的离子而形成掺杂区；在所述掺杂区上形成第一金属层，并在所述第二导电类型的外延层上形成第二金属层；其中，所述第一导电类型和所述第二导电类型不同。
[0006]在一些实施例中，所述在所述衬底的第一表面形成间隔设置的凹槽的步骤包括：通过光刻、刻蚀的工艺在所述衬底的第一表面形成间隔设置的凹槽。
[0007]在一些实施例中，在所述漂移层上外延形成第二导电类型的外延层的步骤之后，且在从所述衬底的第二表面开始减薄所述衬底至露出所述第二导电类型的半导体材料的步骤之前，所述SiC IGBT的制造方法还包括：在所述第二导电类型的外延层和所述衬底的第二表面上形成第一保护膜，并进行高温退火处理。
[0008]在一些实施例中，所述从所述衬底的第二表面开始减薄所述衬底至露出所述第二
导电类型的半导体材料的步骤之后，所述SiC IGBT的制造方法还包括：在减薄后的衬底上和所述第二导电类型的外延层上形成第二保护膜，并进行高温退火处理。
[0009]在一些实施例中，所述高温退火处理的温度为1600℃至1800℃。
[0010]在一些实施例中，所述SiC IGBT的制造方法还包括：在形成第一金属层的步骤之前，在减薄后的所述衬底上形成二氧化硅层，在所述二氧化硅层上形成多晶硅层，并露出所述掺杂区，其中，所述第一金属层形成在所述多晶硅层上，并与所述掺杂区电性接触。
[0011]在一些实施例中，所述在所述凹槽内填充第二导电类型的半导体材料的步骤包括：在所述衬底上外延形成第二导电类型的半导体材料层，对所述第二导电类型的半导体材料层进行抛光处理，以在所述凹槽内填充第二导电类型的半导体材料。
[0012]在一些实施例中，所述第二导电类型的外延层包括第一掺杂浓度的第一外延层和第二掺杂浓度的第二外延层，其中，所述第二掺杂浓度大于所述第一掺杂浓度，所述在所述第一导电类型的漂移层上外延形成第二导电类型的外延层的步骤包括：在所述第一导电类型的漂移层上形成第一外延层，然后在所述第一外延层上形成第二外延层。
[0013]在一些实施例中，所述衬底具有第三掺杂浓度，所述漂移层具有第四掺杂浓度，所述第三掺杂浓度大于所述第四掺杂浓度。
[0014]在一些实施例中，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。
[0015]本申请实施例的第二方面，提供一种SiC IGBT，其中，SiC IGBT由上述各个实施例中提供的SiC IGBT的制造方法制造得到，因此具备上述各个实施例所有的有益效果，因此，在此不再赘述。
[0016]本申请提供的一种SiC IGBT的制造方法和SiC IGBT，只需要进行一次离子注入的步骤便能够制造得到SiC IGBT，在一定程度上缩短了SiC IGBT的制造步骤，节约了制造成本。
附图说明
[0017]在下文中将基于实施例并参考附图来对本申请进行更详细的描述。
[0018]图1为本申请实施例提供的一种SiC IGBT的制造方法的流程图；
[0019]图2为本申请实施例提供的一种SiC IGBT的制造方法中衬底的结构示意图；
[0020]图3为在图2的衬底上形成半导体材料层后的结构示意图；
[0021]图4为将图3的半导体材料层形成半导体材料后的结构示意图；
[0022]图5为在图4的半导体材料上形成漂移层和外延层后的结构示意图；
[0023]图6为将图5上下翻转后的结构示意图；
[0024]图7为将图6中的部分衬底去除至露出半导体材料后的结构示意图；
[0025]图8为在图7中的半导体材料上形成掺杂层后的结构示意图；
[0026]图9为在图8中的掺杂层上依次形成二氧化硅层、多晶硅层和第一金属层后的结构示意图；
[0027]图10为在图9中的第二外延层上形成第二金属层后的结构示意图。
[0028]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制。
[0029]标号说明：
[0030]10、衬底；11、凹槽；20、半导体材料；21、半导体材料层；30、漂移层；40、外延层；41、
第一外延层；42、第二外延层；50、掺杂区；60、二氧化硅层；70、多晶硅层；80、第一金属层；90、第二金属层。
具体实施方式
[0031]为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本申请的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
[0032]在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
[0033]如果申请文件中出现“第一\第二\第三”的类似描述则增加以下的说明，在以下的描述中，所涉及的术语“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SiC IGBT的制造方法，其特征在于，包括：提供第一导电类型的衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面，在所述衬底的第一表面形成间隔设置的凹槽；在所述凹槽内填充第二导电类型的半导体材料，在所述衬底的第一表面上外延形成第一导电类型的漂移层，所述漂移层覆盖所述第二导电类型的半导体材料，在所述漂移层上外延形成第二导电类型的外延层；从所述衬底的第二表面开始减薄所述衬底至露出所述第二导电类型的半导体材料，在露出的所述第二导电类型的半导体材料上通过离子注入第一导电类型的离子而形成掺杂区；在所述掺杂区上形成第一金属层，并在所述第二导电类型的外延层上形成第二金属层；其中，所述第一导电类型和所述第二导电类型不同。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述衬底的第一表面形成间隔设置的凹槽的步骤包括：通过光刻、刻蚀的工艺在所述衬底的第一表面形成间隔设置的凹槽。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述漂移层上外延形成第二导电类型的外延层的步骤之后，且在从所述衬底的第二表面开始减薄所述衬底至露出所述第二导电类型的半导体材料的步骤之前，所述方法还包括：在所述第二导电类型的外延层和所述衬底的第二表面上形成第一保护膜，并进行高温退火处理。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述衬底的第二表面开始减薄所述衬底至露出所述第二导电类型的半导体材料的步骤之后，所述方法还包括：在减薄后的衬底上和所述第二导电类型的外延层上形成第二保护膜，并进行高温退火处理。5.根据权利要求3或4所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯尹，张鹏，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：