【嘉德点评】株洲中车公司提出的该4H-SiC P型IGBT的制备方法具有广阔的应用前景，尤其是在第三代半导体产业契机到来之际，各个本土企业的创新定加速我国科技创新发展。

集微网消息，以SiC为代表的第三代半导体在照明产业、光伏电源、电力电子、微波射频等方面具有广泛应用。另外，由于SiC材料具有更大的禁带宽度、临界击穿电场以及更高的热导率，更适合制造高压大功率半导体器件。

在大于10kV的高压应用领域中，碳化硅绝缘栅双极型晶体管(SiC IGBT)一直被认为具有较大的发展潜力和应用前景，另外由于生产低电阻率P+衬底N-外延SiC晶圆片的技术问题，4H-SiC P型IGBT逐步受到学术界的广泛关注，成为下一代晶体管研究热点。但另一方面，P型4H-SiC理想的欧姆接触金属的功能函数值要求高于7eV，这导致非常难以在4H-SiC P-IGBT发射极P+/N+源区同时形成欧姆接触。目前相关的欧姆接触方法一种为在P+/N+源区分别形成欧姆接触，但会导致栅极MOS电容的界面特性恶化；另一种方法在P+/N+源区同时形成欧姆接触，但会严重破坏4H-SiC的晶格。因此，目前存在的问题是急需研究开发一种新型4H-SiC P型绝缘栅双极型晶体管的制备方法。

早在2016年8月31日，株洲中车公司就提出了一项名为“一种4H-SiC P型绝缘栅双极型晶体管的制备方法”的发明专利（申请号：201610785087.7），申请人为株洲中车时代电气股份有限公司。

此发明专利针对上述现有技术的不足，提供一种4H-SiC P型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的制备方法，该方法通过在发射极P+欧姆接触区域浅注入一层高浓度的铝离子，有利于控制退火后欧姆合金层中铝的组分，降低了P型4H-SiC欧姆接触的比接触电阻率，解决了4H-SiC P型IGBT发射极P+源区和N+源区同时形成欧姆接触P+源区比接触电阻率高的问题。

首先对完成P+、N+离子注入的4H-SiC P型外延片进行RCA清洗处理，在经清洗处理后的4H-SiC P型外延片的P漂移区上表面沉积厚度≥2μm的SiO2层，并采用光刻胶掩膜作为保护，腐蚀所述SiO2层，形成位于P漂移区上表面的离子注入掩膜和位于4H-SiC P型外延片的P+源区上表面的P+源区离子注入窗口，然后去除光刻胶掩膜。此后，采用离子注入掩膜作为保护，通过P+源区离子注入窗口向4H-SiC P型外延片的P+源区注入铝离子，在P+源区离子注入窗口的正下方的P+源区的上方内侧形成含铝离子的P++源区，通过腐蚀所述离子注入掩膜，在4H-SiC P型外延片的P漂移区上表面形成一层碳膜后，进行铝离子注入后的激活退火处。

在制作工艺的后半段，首先通过栅氧工艺在4H-SiC P型外延片的P漂移区上表面生长栅氧化层，并在栅氧化层上表面沉积多晶硅，形成多晶硅层。紧接着刻蚀所述栅氧化层和多晶硅层，形成多晶硅栅电极和刻蚀后的多晶硅层，去除光刻胶掩膜；在P+源区、N+源区以及多晶硅栅电极的上表面沉积SiO2，形成SiO2层间介质钝化层；再刻蚀所述SiO2层间介质钝化层，形成位于含铝离子的P++源区上表面以及其中间的N+源区上表面的发射极金属接触窗口，并进行欧姆接触退火处理，腐蚀SiO2层间介质钝化层上表面的金属镍，并去除光刻胶掩膜，最后形成4H-SiC P型绝缘栅双极型晶体管。


图1 4H-SiC P型IGBT剖面图

图1是此专利提出的4H-SiC P型IGBT结构图，通过在发射极P+欧姆接触区域(P+源区)浅注入一层高浓度的铝离子，有利于控制退火后欧姆合金层中铝的成分，降低了P型4H-SiC欧姆接触的比接触电阻率，解决了4H-SiC P型IGBT发射极P+源区和N+源区同时形成良好的欧姆接触P+源区比接触电阻率高的问题。

株洲中车公司提出的该4H-SiC P型IGBT的制备方法具有广阔的应用前景，尤其是在第三代半导体产业契机到来之际，各个本土企业的创新定加速我国科技创新发展。


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