[发明专利]一种碳化硅绝缘栅双极晶体管及其制作方法

权利要求书

1.一种碳化硅绝缘栅双极晶体管，其特征在于，包括：

N型重掺杂第一场截止层；

N型重掺杂第二场截止层，形成于该N型重掺杂第一场截止层之上；

N型轻掺杂漂移层，形成于该N型重掺杂第二场截止层之上；

调控P型Base区，形成于该N型轻掺杂漂移层内；

N型重掺杂源区，形成于该调控P型Base区内；

源极金属，形成于该调控P型Base区的部分区域内以及该N型重掺杂源区的部分上表面，且与该N型重掺杂源区的上表面和侧壁形成欧姆接触；

栅介质层，形成于该N型轻掺杂漂移层之上；

栅极，形成于该栅介质层之上；

层间介质，形成于该栅极之上及该栅极的两侧，以隔离该栅极和该源极金属；以及

P型重掺杂集电极区，形成于该N型重掺杂第一场截止层的背面。

2.根据权利要求1所述的碳化硅绝缘栅双极晶体管，其特征在于，所述N型重掺杂第一场截止层与所述N型重掺杂第二场截止层形成双层场截止层结构。

3.根据权利要求1所述的碳化硅绝缘栅双极晶体管，其特征在于，

所述调控P型Base区是通过向该N型轻掺杂漂移层注入不同能量和剂量离子而形成；

所述源极金属是通过过刻蚀该调控P型Base区近表面浓度较低区域后形成；

所述P型重掺杂集电极区是通过向该N型重掺杂第一场截止层的背面进行离子注入并结合激光退火工艺而形成。

4.一种碳化硅绝缘栅双极晶体管的制作方法，其特征在于，该方法包括：

在N型重掺杂SiC衬底上依次外延生长N型缓冲层、N型重掺杂第一场截止层、N型重掺杂第二场截止层和N型轻掺杂漂移层；

在N型轻掺杂漂移层上形成调控P型Base区；

在调控P型Base区上形成N型重掺杂源区；

在N型轻掺杂漂移层上依次形成栅介质层和栅极；

在栅极之上及该栅极的两侧形成层间介质，层间介质与源极金属相接触，实现对栅极和源极金属的隔离；

在调控P型Base区的部分区域内以及N型重掺杂源区的部分上表面形成源极金属，且源极金属与该N型重掺杂源区的上表面和侧壁形成欧姆接触；以及

去除N型重掺杂SiC衬底和N型缓冲层露出N型重掺杂第一场截止层背面，在N型重掺杂第一场截止层背面依次形成P型重掺杂集电极区和集电极金属，完成器件制备。

5.根据权利要求4所述的碳化硅绝缘栅双极晶体管的制作方法，其特征在于，所述在N型重掺杂SiC衬底上依次外延生长N型缓冲层、N型重掺杂第一场截止层、N型重掺杂第二场截止层和N型轻掺杂漂移层采用的是化学气相沉积方法。

6.根据权利要求4所述的碳化硅绝缘栅双极晶体管的制作方法，其特征在于，所述在N型轻掺杂漂移层上形成调控P型Base区，包括：

在N型轻掺杂漂移层内通过离子注入及退火工艺，形成调控P型Base区，其中P型Base区浓度分布是可调控的，在距离表面0.2至0.35μm掺杂浓度较低，随着距表面距离的增加掺杂浓度逐渐上升然后降低。

7.根据权利要求4所述的碳化硅绝缘栅双极晶体管的制作方法，其特征在于，所述在N型轻掺杂漂移层上依次形成栅介质层和栅极，包括：

在N型轻掺杂漂移层上通过热氧化或者原子层沉积工艺形成栅介质层；

在栅介质层上采用低压力化学气相沉积法及光刻工艺形成栅极。

8.根据权利要求4所述的碳化硅绝缘栅双极晶体管的制作方法，其特征在于，所述层间介质采用的材料为二氧化硅、氮化硅或硼磷硅玻璃。

9.根据权利要求4所述的碳化硅绝缘栅双极晶体管的制作方法，其特征在于，所述在N型重掺杂第一场截止层背面依次形成P型重掺杂集电极区和集电极金属，采用在N型重掺杂第一场截止层进行Al离子注入并结合激光退火工艺实现。

10.根据权利要求4所述的碳化硅绝缘栅双极晶体管的制作方法，其特征在于，所述N型重掺杂第一场截止层的掺杂浓度为10¹⁶至10¹⁸cm^-3，厚度为0.5至3μm；N型重掺杂第二场截止层的掺杂浓度为10¹⁵至10¹⁷cm^-3，厚度为10至50μm；N型轻掺杂漂移层的掺杂浓度为10¹⁴至10¹⁵cm^-3，厚度为100μm至250μm。