一种能抑制沟道迁移率低下的IGBT新结构的制备方法与流程

本发明涉及一种igbt结构的制备方法，特别提供一种能抑制沟道迁移率低下的igbt新结构的制备方法。

背景技术：

igbt是绝缘栅双极型晶体管（isolatedgatebipolartransistor）的简称，它是八十年代初诞生，九十年代迅速发展起来的新型复合电力电子器件。1980年之后国际上主流的半导体功率器件由可控硅发展为更先进的绝缘栅双极晶体管（igbt）。随着电力电子变换系统对于效率和体积提出更高的要求，碳化硅（sic）将会是越来越合适的半导体器件。以sic为基的igbt器件将是实现其高功率密度的一种非常有效的手段。

原有结构igbt的沟道迁移率由于高浓度而产生了低下问题；在p型扩散层的掺杂浓度从2×10¹⁶cm^-3到1×10¹⁷cm^-3增大后，其沟道迁移率也会随之下降，阀值电压设定自由度比较低。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的是提供了一种能抑制沟道迁移率低下，提高阀值电压设定自由度的igbt新结构的制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种能抑制沟道迁移率低下的igbt新结构的制备方法包括如下步骤：

步骤一、选择晶圆材料sic作为衬底，从下往上依次生长p+型集电极层（1）、n+场截止层（2）和n-漂移层（3）；

步骤二、刻蚀n-漂移层（3）形成栅槽，在所述n-漂移层（3）的上表面生长掩模层（17）；

步骤三、制作p型基区（4）、n+发射极（5）和p+扩散层（6）；

步骤四、加入栅极氧化层（18）；

步骤五、在栅槽内加满栅极电极（19），并在栅极氧化层（18）和栅极电极（19）上方覆盖一绝缘层（20）；

步骤六、形成发射极的欧姆接触层（21），引出表面电极（22）；

步骤七、形成集电极电极层（23）。

进一步，所述栅槽侧面（16a）的面方位对应于{0001}面的面方位所构成的偏角在50°至65°之间，该外延面以此为主面生长而成。

本发明的有益效果是：（1）即使p型基区的掺杂浓度在5×10¹⁶cm^-3以上，阀值vth的电压值也可以进行相应的调节，并且能有效地降低沟道迁移率由于高浓度而产生的低下问题。（2）新结构igbt的迁移率随着p型扩散层的掺杂浓度的增大，几乎没有发生变化。而且，对比原有结构，新结构igbt迁移率得到了大幅度的提升。

附图说明

图1为本发明步骤一对应的igbt形态的截面构造图；图2为本发明步骤二对应的igbt形态的截面构造图；图3为本发明步骤三对应的igbt形态的截面构造图；图4为本发明步骤四对应的igbt形态的截面构造图；图5为本发明步骤五对应的igbt形态的截面构造图；图6为本发明步骤六对应的igbt形态的截面构造图；图7为本发明新结构igbt的沟道迁移率与p型扩散层掺杂浓度的关系图；图8为原有结构igbt的沟道迁移率与p型扩散层掺杂浓度的关系图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

一种能抑制沟道迁移率低下的igbt新结构的制备方法包括如下步骤：

步骤一、如图1所示，选择晶圆材料sic作为衬底，碳化硅（sic）是极具吸引力的半导体材料之一,它具有宽带隙、高热导率、高临界击穿场强、高电子饱和迁移速率等优点。目前绝大多数sic器件是在sic衬底上外延更高质量的sic薄层来制造。晶圆的尺寸可以从4英寸到8英寸之间，从下往上依次生长p+型集电极层（1）、n+场截止层（2）和n-漂移层（3）；

步骤二、如图2所示，刻蚀n-漂移层（3）形成栅槽，在所述n-漂移层（3）的上表面生长掩模层（17）；

步骤三、如图3所示，制作p型基区（4）、n+发射极（5）和p+扩散层（6）；

步骤四、如图4所示，加入栅极氧化层（18）；

步骤五、如图5所示，在栅槽内加满栅极电极（19），并在栅极氧化层（18）和栅极电极（19）上方覆盖绝缘层（20）；

步骤六、如图6所示，形成发射极的欧姆接触层（21），引出表面电极层（22）；

步骤七、形成集电极电极层（23）。

所述栅槽侧面（16a）的面方位对应于{0001}面的面方位所构成的偏角在50°至65°之间，该外延面以此为主面生长而成。这样，即使p型基区（4）的掺杂浓度在5×10¹⁶cm^-3以上，阀值vth的电压值也可以进行相应的调节，并且能有效地降低沟道迁移率由于高浓度而产生的低下问题。

如图7、8所示，进行对比后可知，原有结构的igbt（如图7所示）在p型扩散层的掺杂浓度从2×10¹⁶cm^-3到1×10¹⁷cm^-3增大后，其沟道迁移率也随之下降了25%左右。而新结构igbt的（如图8所示）迁移率随着p型扩散层的掺杂浓度的增大，几乎没有发生变化。而且，对比与原有结构，新结构igbt迁移率也得到了大幅度的提升，是原有结构的3倍以上。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在

本技术：
权利要求所限定的范围内。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种能抑制沟道迁移率低下，提高阀值电压设定自由度的IGBT新结构的制备方法。该发明步骤如下：选择晶圆材料SiC作为衬底，从下往上依次生长p+型集电极层、n+场截止层和n‑漂移层；刻蚀n‑漂移层形成栅槽，在所述n‑漂移层的上表面生长掩模层；制作p型基区、n+发射极和p+扩散层；加入栅极氧化层；在栅槽内加满栅极电极，并在栅极氧化层和栅极电极上方覆盖绝缘层；引出发射极电极，形成表面电极。所述栅槽侧面的面方位对应于{0001}面的面方位所构成的偏角在50°至65°之间，外延面以此为主面生长而成。即使p型基区的掺杂浓度在5×1016cm‑3以上，阀值Vth的电压值也可以进行相应的调节，并且能有效地降低沟道迁移率由于高浓度而产生的低下问题。

技术研发人员：陈译;陈利
受保护的技术使用者：厦门芯一代集成电路有限公司
技术研发日：2018.07.19
技术公布日：2018.12.18