一种沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113555425A(43)申请公布日2021.10.26(21)申请号202110841210.3(22)申请日2021.07.26(71)申请人青岛佳恩半导体科技有限公司地址266100山东省青岛市高新区宝源路780号41号楼103-104单元(72)发明人王丕龙王新强张永利杨玉珍(74)专利代理机构北京天盾知识产权代理有限公司11421代理人郑艳春(51)Int.Cl.H01L29/739(2006.01)H01L21/331(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法(57)摘要本发明涉及IGBT技术领域，且公开了一种沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法，包括集电极金属和p+集电极：集电极金属的上方设有n型衬底，n型衬底的内部设有有规律排布的沟槽体，沟槽体的底部设有下沟槽发射极栅氧化层与下沟槽发射极多晶层，下沟槽发射极多晶层的顶部设有隔离氧化层，隔离氧化层的上方设有上沟槽栅极栅氧化层。该沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法，通过进行独特的两次刻蚀沟槽工艺，能够形成上下结构分离栅，从而降低IGBT器件米勒电容的同时，起到有效地降低开关损耗效果，使得对现有沟槽时分离栅IGBT结构有效改进的作用下，起到克服现有中随着应用功率不断增加，从而导致IGBT关断损耗也随之上升的问题。CN113555425ACN113555425A权利要求书1/1页1.一种沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法，其特征在于，包括集电极金属(1)和p+集电极(2)：所述集电极金属(1)的上方设有n型衬底(3)，所述n型衬底(3)的内部设有有规律排布的沟槽体(7)，所述沟槽体(7)的底部设有下沟槽发射极栅氧化层(8)与下沟槽发射极多晶层(9)，所述下沟槽发射极多晶层(9)的顶部设有隔离氧化层(10)，所述隔离氧化层(10)的上方设有上沟槽栅极栅氧化层(5)，所述上沟槽栅极栅氧化层(5)的上方设有上沟槽栅极多晶层(11)，所述沟槽体(7)中部的两侧分布有p型阱(12)，所述p型阱(12)的内部设有n+型发射区(13)与p+型短路区(14)，所述沟槽体(7)的顶部设有保护氧化层(15)与发射极金属(16)，所述发射极金属(16)位于保护氧化层(15)的上方。2.根据权利要求1所述的一种沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法，其特征在于：所述沟槽体(7)经过两次刻蚀形成本体沟槽式分离栅IGBT结构。3.一种沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，n型衬底(3)表面淀积5000A致密氧化层作为硬掩膜(4)；S2，第一次光刻，通过光刻、刻蚀工艺在硬掩膜(4)顶部光刻出第一次沟槽体(7)刻蚀窗口；S3，第一次沟槽体(7)刻蚀3.5微米，高温牺牲氧化，牺牲氧化去除，生长上沟槽栅极栅氧化层(5)；S4，淀积氮化硅阻挡层(6)；S5，第二次沟槽体(7)刻蚀2.5微米，高温牺牲氧化，牺牲氧化去除，生长下沟槽发射极栅氧化层(8)；S6，上沟槽氮化硅去除，淀积下沟槽发射极多晶层(9)，刻蚀回刻下沟槽发射极多晶层(9)，淀积隔离氧化层(10)，刻蚀回刻隔离氧化层(10)；S7，淀积上沟槽栅极多晶层(11)，刻蚀回刻上沟槽栅极多晶层(11)；S8，第三次光刻，通过光刻在n型外延层顶部光刻出p型阱(12)(BODY)注入窗口，进行BODY注入，退火形成p型阱(12)；S9，第四次光刻，光刻出n+型发射区(13)注入窗口，n+离子注入，化学气相淀积氧化层；S10，第五次光刻，通过光刻刻蚀工艺，蚀刻出发射极接触孔，p+离子注入，在875℃温度下，氮气气氛中退火30分钟；S11，设置接触窗口，在结构完成部分的顶部分别设置金属层和氧化层并在氧化层设置金属层分别形成发射极和栅极，去除n型衬底(3)的背面，通过离子注入从p+集电极(2)背面注入，400℃退火，设置金属材料层形成集电极金属(1)。2CN113555425A说明书1/3页一种沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法技术领域[0001]本发明涉及IGBT技术领域，具体为一种沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法。背景技术[0002]IGBT作为新型电力半导体场控自关断器件，集功率MOSFET的高速性能与双极性器件的低电阻于一体，具有输进阻抗高，电压控制功耗低，控制电路简单，耐高压，承受电流大等特性，在各种电力变换中获得极广泛的应用。[0003]在现有技术中，随着应用功率不断增加，导致IGBT关断损耗也随之上升，使得现有沟槽式分离栅IGBT结构难以实现对内部有效改进的同时，达到明显降低IGBT开关损耗的效益。发明内容[0004]针对现有技术的不足，本发明提供了一种沟槽式分离栅IG