[发明专利]一种采用N型碳化硅衬底制作N沟道IGBT器件的方法

摘要

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。

主权项

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)；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；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1×10¹⁹cm^‑3，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+缓冲层(2)的掺杂浓度为1×10¹⁸cm^‑3，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)，碳化硅N型漂移层(3)的掺杂浓度为1×10¹⁴cm^‑3～1×10¹⁶cm^‑3，其厚度为50μm～300μm；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；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；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。