本发明专利技术公开了一种垂直型碳化硅深PN结沟槽结构及其制备方法，该制备方法包括：选取第一导电类型碳化硅基片，并进行清洗；在清洗后的第一导电类型碳化硅基片上沉积第一掩膜层；对第一掩膜层和第一导电类型碳化硅基片进行刻蚀，以在第一导电类型碳化硅基片上形成若干深沟槽；利用第二导电类型碳化硅材料完全回填深沟槽，形成第二导电类型碳化硅外延层；在第二导电类型碳化硅外延层上刻蚀形成若干浅沟槽，从而得到垂直型深碳化硅PN结沟槽结构。该方法采用深刻蚀‑外延回填‑刻蚀工艺，实现了碳化硅深PN结沟槽结构制备，使结的形状大小高度可控，提高了结深度，避免了侧壁异性外延工艺难度大及高能离子注入和高温退火产生的缺陷及表面粗糙问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体，具体涉及一种垂直型碳化硅深pn结沟槽结构及其制备方法。
技术介绍
1、随着半导体逐渐进入人们的视野，半导体材料家族也在逐渐扩大。现在的半导体迭代也已经到了以碳化硅(sic)和氮化镓(gan)为代表的第三代。其中，碳化硅材料由于具有耐高压、耐高温、耐高频等特征，而被广泛应用在了电动汽车、太阳能等领域中更高阶的高压功率器件上。
2、目前，碳化硅在制备常见的功率器件时多采用离子注入的方式制备pn结。尽管离子注入相对简单，但在制备碳化硅pn结时存在许多问题。一方面，由于碳化硅的晶格特性，碳化硅难以进行热扩散，所以在注入时需要很高的能量，因此碳化硅在进行高浓度注入时会产生许多晶体缺陷问题，而这些缺陷即使通过高温退火也无法消除。同时，还因为碳化硅的活化区间在1600～1800摄氏度，会发生si脱落现象，会进一步引起表面粗糙。另一方面，由于离子注入能量有限，注入深度有限，无法实现深槽pn结结构，且制备的pn结结深较浅。而采用侧向外延回填的方法，工艺难度大，侧向外延深度小，无法实现深碳化硅pn结沟槽结构。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种垂直型碳化硅深pn结沟槽结构及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、第一方面，本专利技术提出了一种垂直型碳化硅深pn结沟槽结构的制备方法，包括：
3、步骤1：选取第一导电类型碳化硅基片，并进行清洗，以获得表面清洁的第一导电类型碳化硅基片；</p>4、步骤2：在第一导电类型碳化硅基片上沉积第一掩膜层；
5、步骤3：对第一掩膜层和第一导电类型碳化硅基片进行刻蚀，以在第一导电类型碳化硅基片上形成若干深沟槽；
6、步骤4：利用第二导电类型碳化硅材料完全回填深沟槽，形成第二导电类型碳化硅外延层；
7、步骤5：在第二导电类型碳化硅外延层上刻蚀形成若干浅沟槽，从而得到垂直型深碳化硅pn结沟槽结构。
8、在本专利技术的一个实施例中，在步骤1中，采用标准的rca湿式化学清洗工艺对第一导电类型碳化硅基片进行清洗，以获得表面清洁的第一导电类型碳化硅基片。
9、在本专利技术的一个实施例中，步骤2包括：
10、在第一导电类型碳化硅基片上沉积厚度为4μm及以上的二氧化硅，以形成第一掩膜层；
11、或者，在第一导电类型碳化硅基片上沉积厚度为1.2μm及以上的氮化硅薄膜，以形成第一掩膜层。
12、在本专利技术的一个实施例中，步骤2包括：
13、在第一导电类型碳化硅基片上沉积厚度为0.8～1μm的金属薄膜，以形成第一掩膜层；其中，金属薄膜的材料包括镍或铬。
14、在本专利技术的一个实施例中，步骤3包括：
15、31)在第一掩膜层上涂光刻胶，并以光刻胶为掩膜，使用湿法刻蚀工艺刻蚀第一掩膜层，直至露出第一导电类型碳化硅基片表面，并使第一掩膜层图案化；
16、32)去除光刻胶，基于图案化的第一掩膜层进行等离子体刻蚀，以在第一导电类型碳化硅基片上形成若干深沟槽。
17、在本专利技术的一个实施例中，步骤4包括：
18、41)在深沟槽内沉积第二导电类型碳化硅材料，直至完全回填沟槽，并覆盖第一导电类型碳化硅基片；
19、42)对步骤41)得到的碳化硅基片进行减薄，直至露出第一导电类型碳化硅基片，以在深沟槽内形成第二导电类型碳化硅外延层。
20、在本专利技术的一个实施例中，步骤5包括：
21、51)在第一导电类型碳化硅基片和第二导电类型碳化硅外延层上沉积第二掩膜层；
22、52)在第二掩膜层上涂光刻胶，并以光刻胶为掩膜，使用湿法刻蚀工艺刻蚀第二掩膜层，至露出第二导电类型碳化硅外延层表面，并使第二掩膜层图案化；
23、53)去除光刻胶，基于图案化的第二掩膜层进行等离子体刻蚀，以在第二导电类型碳化硅外延层上形成若干浅沟槽；
24、54)使用湿法刻蚀工艺去除第二掩膜层，得到垂直型深碳化硅pn结沟槽结构。
25、在本专利技术的一个实施例中，步骤51)包括：
26、在第一导电类型碳化硅基片和第二导电类型碳化硅外延层上沉积厚度为4μm及以上的二氧化硅，以形成第二掩膜层；
27、或者，在第一导电类型碳化硅基片和第二导电类型碳化硅外延层上沉积厚度为1.2μm及以上的氮化硅薄膜，以形成第二掩膜层。
28、在本专利技术的一个实施例中，步骤51)包括：
29、在第一导电类型碳化硅基片和第二导电类型碳化硅外延层上沉积厚度为0.8～1μm的金属薄膜，以形成第二掩膜层；其中，金属薄膜的材料包括镍或铬。
30、第二方面，本专利技术提出了一种垂直型碳化硅深pn结沟槽结构，包括第一导电类型碳化硅基片和第二导电类型碳化硅外延层；
31、第一导电类型碳化硅基片上设有若干深沟槽，第二导电类型碳化硅外延层完全填充在深沟槽内，且第二导电类型碳化硅外延层上设有若干浅沟槽，浅沟槽的深度小于深沟槽的深度；第二导电类型碳化硅外延层与第一导电类型碳化硅基片一起形成垂直型深pn结沟槽结构。
32、本专利技术的有益效果：
33、本专利技术提供的一种垂直型碳化硅深pn结沟槽结构的制备方法，首先在清洗后的第一导电类型碳化硅基片上沉积第一掩膜层，然后对第一掩膜层和第一导电类型碳化硅基片进行刻蚀，以在第一导电类型碳化硅基片上形成若干深沟槽；接着在深沟槽内回填第二导电类型碳化硅材料，以形成第二导电类型碳化硅外延层；最后对第二导电类型碳化硅外延层进行刻蚀，形成若干浅沟槽，从而实现了垂直型碳化硅深pn结。该方法采用深刻蚀-外延回填-刻蚀的工艺，实现了碳化硅深pn结沟槽结构制备，有效提高了结深度，使结的形状大小高度可控，避免了侧壁异性(不同导电类型)外延的工艺难度大的问题，同时，可避免高能离子注入以及高温退火产生的缺陷及表面粗糙问题，以及侧向外延回填工艺难度大的问题，为碳化硅pn结基础的器件设计及制造提供新的实现方案。
34、以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
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【技术保护点】
1.一种垂直型碳化硅深PN结沟槽结构的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种垂直型碳化硅深PN结沟槽结构的制备方法，其特征在于，在步骤1中，采用标准的RCA湿式化学清洗工艺对所述第一导电类型碳化硅基片进行清洗，以获得表面清洁的第一导电类型碳化硅基片。
3.根据权利要求1所述的一种垂直型碳化硅深PN结沟槽结构的制备方法，其特征在于，步骤2包括：
4.根据权利要求1所述的一种垂直型碳化硅深PN结沟槽结构的制备方法，其特征在于，步骤2包括：
5.根据权利要求1所述的一种垂直型碳化硅深PN结沟槽结构的制备方法，其特征在于，步骤3包括：
6.根据权利要求1所述的一种垂直型碳化硅深PN结沟槽结构的制备方法，其特征在于，步骤4包括：
7.根据权利要求1所述的一种垂直型碳化硅深PN结沟槽结构的制备方法，其特征在于，步骤5包括：
8.根据权利要求7所述的一种垂直型碳化硅深PN结沟槽结构的制备方法，其特征在于，步骤51)包括：
9.根据权利要求7所述的一种垂直型碳化硅深PN结沟槽结构的制备方法，其特征在于，步骤51)包括：
10.一种垂直型碳化硅深PN结沟槽结构，其特征在于，包括第一导电类型碳化硅基片和第二导电类型碳化硅外延层；
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【技术特征摘要】
1.一种垂直型碳化硅深pn结沟槽结构的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种垂直型碳化硅深pn结沟槽结构的制备方法，其特征在于，在步骤1中，采用标准的rca湿式化学清洗工艺对所述第一导电类型碳化硅基片进行清洗，以获得表面清洁的第一导电类型碳化硅基片。
3.根据权利要求1所述的一种垂直型碳化硅深pn结沟槽结构的制备方法，其特征在于，步骤2包括：
4.根据权利要求1所述的一种垂直型碳化硅深pn结沟槽结构的制备方法，其特征在于，步骤2包括：
5.根据权利要求1所述的一种垂直型碳化硅深pn结沟槽结构的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡彦飞，党悦心，王佳硕，张玉明，马云诚，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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