一种集成制造技术

本发明专利技术涉及一种集成

【技术实现步骤摘要】
一种集成GaN的IGBT器件制备方法及IGBT器件


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其是指一种集成
GaN
的
IGBT
器件制备方法及
IGBT
器件
。

技术介绍

[0002]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
。
[0003]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

[0004]为此，本专利技术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
。
[0005]第一方面，为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种集成
GaN
的
IGBT
器件制备方法，包括：
[0006]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；
[0007]步骤
S2,
在第一沟槽2内生长栅极氧化层；
[0008]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；
[0009]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；
[0010]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；
[0011]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；
[0012]步骤
S8
，进行背面金属沉积，形成第一金属层，即集电极
。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，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
。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，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
。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，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，
[0016]在本专利技术的一个实施例中，步骤
S7
中，
GaN
层的形成方法具体为：
[0017]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；
[0018]在本专利技术的一个实施例中，步骤
S7
中，
AlGaN
层的形成方法具体为：
[0019]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
。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，所述第二沟槽和第三沟槽平行设置，且两者不贯通
。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述第一沟槽
、
第二沟槽和第三沟槽的蚀刻深度为
0.5
‑
1um。
[0022]第二方面，本专利技术还提供一种
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
。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，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
。
[0024]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0025]本专利技术所述的一种集成
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
。
附图说明
[0026]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中
[0027]图1是本专利技术实施例一中集成
GaN
的
IGBT
器件制备方法的流程图；
[0028]图2是本专利技术实施例一步骤
S1
中硅晶圆的正面第一沟槽形成的结构示意图；
[0029]图3是本专利技术实施例一步骤
S2
中栅极氧化层生长完成的结构示意图；
[0030]图4是本专利技术实施例一步骤
S3
中多晶硅栅填充完成的结构示意图；
[0031]图5是本专利技术实施例一步骤
S4
中
N
型重掺杂区和
P
型体区形成的结构示意图；
[0032]图6是本专利技术实施例一步骤
S5
中
I LD
氧化层和第二金属层形成的结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种集成
GaN
的
IGBT
器件制备方法，其特征在于：包括：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；步骤
S2,
在第一沟槽内生长栅极氧化层；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；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，形成
N
型重掺杂区；所述
N
型重掺杂区形成之后再进行离子注入，形成
P
型体区；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；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；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；步骤
S8
，进行背面金属沉积，形成第一金属层，即集电极
。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

【专利技术属性】
技术研发人员：李进吉，傅玥，孔令涛，
申请(专利权)人：南京芯干线科技有限公司，
类型：发明
国别省市：