一种带载流子存储层的沟槽式分离栅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CN113540227A(43)申请公布日2021.10.22(21)申请号202110841226.4(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)发明人王丕龙张永利王新强杨玉珍(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)H01L29/423(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L21/331(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称一种带载流子存储层的沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法(57)摘要本发明涉及IGBT技术领域，且公开了一种带载流子存储层的沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法，包括集电极金属，所述集电极金属的内部设有P+集电极，所述P+集电极的上方设置有n型衬底，所述n型衬底的内部设置有规律排布的下沟槽和上沟槽，所述下沟槽的顶部两侧设置有n型存储(CS)层，所述下沟槽的内部有发射极栅氧化层和下沟槽发射极多晶层，所述下沟槽的顶部设置有隔离氧化层，所述隔离氧化层上方设置有n型外延层，所述n型外延层的内部设置上沟槽。该发明，通过此沟槽式带CS层分离栅IGBT结构中，下沟槽内部多晶层与发射极短接，可有效降低沟槽IGBT米勒电容，同时增加n型存储(CS)层，降低IGBT开关、导通损耗。CN113540227ACN113540227A权利要求书1/1页1.一种带载流子存储层的沟槽式分离栅IGBT结构，其特征在于：包括集电极金属(1)，所述集电极金属(1)的内部设有P+集电极(2)，所述P+集电极(2)的上方设置有n型衬底(3)，所述n型衬底(3)的内部设置有规律排布的下沟槽(5)和上沟槽(10)，所述下沟槽(5)的顶部两侧设置有n型存储(CS)层(8)，所述下沟槽(5)的内部有发射极栅氧化层(6)和下沟槽发射极多晶层(7)，所述下沟槽(5)的顶部设置有隔离氧化层(9)，所述隔离氧化层(9)上方设置有N型外延层(11)，所述N型外延层(11)的内部设置上沟槽(10)，所述浅p阱分布于上沟槽(10)左右两侧，所述浅p阱内置n+型发射极与P+型短路区(18)，所述上沟槽(10)的内部设置有栅氧氧化层，所述上沟槽(10)的内部设置有栅极多晶层，所述上沟槽(10)的内部设置有保护氧化层(17)，所述上沟槽(10)的内部设置有发射极金属(19)。2.根据权利要求1所述的一种带载流子存储层的沟槽式分离栅IGBT结构，其特征在于：所述下沟槽(5)利用两次沟槽刻蚀及一次外延形成分离栅结构，且利用离子注入形成CS层。3.一种带载流子存储层的沟槽式分离栅IGBT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一(4)；S2，第一次光刻，通过光刻、刻蚀工艺在硬掩膜顶部光刻出第一次沟槽刻蚀窗口；S3，沟槽刻蚀2.5微米，去除硬掩膜一(4)；S4，高温牺牲氧化，生长下沟槽(5)发射极栅氧化层(6)，淀积下沟槽(5)发射极多晶层，化学机械抛光；S5，第二次光刻，通过光刻工艺在n型衬底(3)顶部光刻出n型存储(CS)层(8)注入窗口，注入12次方剂量n型杂质，淀积隔离氧化层(9)；S6，特殊外延，厚度3.5微米，淀积5000A致密氧化层作为硬掩膜二(12)；S7，第二次光刻，通过光刻、刻蚀工艺在硬掩膜的顶部光刻、刻蚀出上沟槽(10)窗口，刻蚀沟槽3.5微米；S8，高温牺牲氧化，生长上沟槽(10)栅极栅氧化层，淀积上沟槽(10)栅极多晶层(14)，多晶回刻；S9，第三次光刻、通过光刻在N型外延层(11)顶部光刻出P型阱(15)(BODY)注入窗口；进行BODY注入，退火形成P型阱(15)；S10，第四次光刻，光刻出n+发射区(16)注入窗口，n+离子注入，化学气相淀积氧化层；S11，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；S12，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，去除衬底的背面，通过离子注入做p+背面注入，400℃退火，设置金属材料层形成集电极金属(1)。2CN113540227A说明书1/3页一种带载流子存储层的沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法技术领域[0001]本发明涉及IGBT技术领域，具体为一种带载流子存储层的沟槽式分离栅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