一种集成GaN的IGBT器件制备方法及IGBT器件与流程

本发明涉及半导体，尤其是指一种集成gan的igbt器件制备方法及igbt器件。

背景技术：

1、igbt(insulated gate bipolar transistor)是一种广泛用于功率电子和电力控制领域的半导体器件。它是一种混合型功率开关器件，结合了mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)和普通双极型晶体管(bipolar junction transistor，bjt)的特性。

2、igbt作为电压驱动型电力电子器件，工作环境中的负载通常为感性负载，而感性负载在工作中电流不会在关断时截止，因此通常需要反并联二极管作为续流二极释放电流。然而使用中反并联二极管不仅需要额外封装，还需要有额外的打线工艺，这种工艺会引入寄生电感和寄生电阻，同时还会占据电子器件的额外的封装面积。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中二极管需要额外封装的问题，通过提供一种集成gan的igbt器件制备方法及igbt器件，使igbt使用中无需在外部电路中封装续流二极管，避免引入额外的寄生电感和寄生电阻，减少了封装面积。

2、第一方面，为解决上述技术问题，本发明提供了一种集成gan的igbt器件制备方法，包括：

3、步骤s1,制作igbt的正面结构，对硅晶圆的正面进行沟槽刻蚀，形成第一沟槽2；

4、步骤s2,在第一沟槽2内生长栅极氧化层；

5、步骤s3，所述栅极氧化层形成后，在第一沟槽内位于栅极氧化层的内侧进行多晶硅栅填充，形成gate电极，并且所述多晶硅珊的表面与所述硅晶圆的表面平齐；

6、步骤s4，沿着第一沟槽的边界在所述第一沟槽的外侧进行掺杂离子注入步骤s5,在硅晶圆上进行正面ild氧化层生长，然后在ild氧化层的正面金属沉积并覆盖其表面，形成第二金属层，即发射极；

7、步骤s6,将硅晶圆反转，在硅晶圆背面进行离子注入，形成p型集电极区，形成igbt结构；

8、步骤s7,在反转的硅晶圆表面且位于所述p型集电极区的内侧生长gan层和algan层，形成algan/gan界面；

9、步骤s8，进行背面金属沉积，形成第一金属层，即集电极。

10、在本发明的一个实施例中，步骤s4中，经过一次或多次n+离子注入，得到所述的n型重掺杂区。

11、在本发明的一个实施例中，所述步骤s4中，经过一次或多次p+离子注入，得到所述的p型体区。

12、在本发明的一个实施例中，所述步骤s6中，经过一次或多次p+离子注入，得到所述的p型集电极区，

13、在本发明的一个实施例中，步骤s7中，gan层的形成方法具体为：

14、在反转的硅晶圆内进行沟槽刻蚀，形成第二沟槽3，在第二沟槽3内生长gan得到gan层；

15、在本发明的一个实施例中，步骤s7中，algan层的形成方法具体为：

16、通过干法刻蚀在gan上挖取第三沟槽，在第三沟槽内生长algan，得到algan层。

17、在本发明的一个实施例中，所述第二沟槽和第三沟槽平行设置，且两者不贯通。

18、在本发明的一个实施例中，所述第一沟槽、第二沟槽和第三沟槽的蚀刻深度为0.5-1um。

19、第二方面，本发明还提供一种igbt器件，所述igbt器件采用上述如上述任一实施例所述的制备方法得到。

20、在本发明的一个实施例中，还包括漂移区，所述漂移区位于所述p型体区与p型集电极区之间。

21、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

22、本发明所述的一种集成gan的igbt器件制备方法，通过在igbt中集成gan和algan，使igbt使用中无需在外部电路中封装续流二极管，避免引入额外的寄生电感和寄生电阻，减少了封装面积；集成gan的igbt器件是基于gan/algan界面处的二维电子气进行电子传输，具有极高的电子迁移率，可以有效缩短igbt关断时间和能量损耗。

技术特征：

1.一种集成gan的igbt器件制备方法，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种集成gan的igbt器件制备方法，其特征在于：步骤s4中，经过一次或多次n+离子注入，得到所述的n型重掺杂区。

3.根据权利要求1所述的一种集成gan的igbt器件制备方法，其特征在于：所述步骤s4中，经过一次或多次p+离子注入，得到所述的p型体区。

4.根据权利要求3所述的一种集成gan的igbt器件制备方法，其特征在于：所述步骤s6中，经过一次或多次p+离子注入，得到所述的p型集电极区。

5.根据权利要求1所述的一种集成gan的igbt器件制备方法，其特征在于：步骤s7中，gan层的形成方法具体为：

6.根据权利要求5所述的一种集成gan的igbt器件制备方法，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的一种集成gan的igbt器件制备方法，其特征在于：所述第二沟槽和第三沟槽平行设置，且两者不贯通。

8.根据权利要求7所述的一种集成gan的igbt器件制备方法，其特征在于：所述第一沟槽、第二沟槽和第三沟槽的蚀刻深度为0.5-1um。

9.一种igbt器件，其特征在于：所述igbt器件采用如权利要求1-8中任意一项所述的制备方法得到。

10.根据权利要求9所述的igbt器件，其特征在于：还包括漂移区，所述漂移区位于所述p型体区与p型集电极区之间。

技术总结
本发明涉及一种集成GaN的IGBT器件制备方法及IGBT器件，包括：制作IGBT的正面结构，对硅晶圆的正面进行沟槽刻蚀，形成第一沟槽；在第一沟槽内生长栅极氧化层；在第一沟槽内进行多晶硅栅填充，形成gate电极；在第一沟槽的外侧进行离子注入，形成N型重掺杂区和形成P型体区；在硅晶圆上进行正面I LD氧化层生长，正面金属沉积并覆盖其表面，形成第二金属层，即发射极；将硅晶圆反转，在硅晶圆背面进行离子注入，形成P型集电极区，形成I GBT结构；在反转的硅晶圆表面生长GaN层和A l GaN层，形成A l GaN/GaN界面；进行背面金属沉积，形成第一金属层，即集电极。本发明使得I GBT器件使用中无需在外部电路中封装续流二极管，避免引入额外的寄生电感和寄生电阻，减少了封装面积。

技术研发人员：李进吉,傅玥,孔令涛
受保护的技术使用者：南京芯干线科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15