一种异型槽分离栅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CN113451401A(43)申请公布日2021.09.28(21)申请号202110829131.0(22)申请日2021.07.22(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)发明人张永利王新强王丕龙刘文(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)H01L21/308(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图6页(54)发明名称一种异型槽分离栅IGBT结构及其制造方法(57)摘要本发明提供了一种异型槽分离栅IGBT结构及其制造方法，涉及IGBT结构技术领域。集电极的上方设置有n型衬底，n型衬底的内部设置有规律排布的竖向沟槽，沟槽内有氧化层和多晶层，在相邻的沟槽间设有p型阱，p型阱内置n+发射区和p+型短路区，n+发射区位于p型阱上方边部，p+型短路区位于n+发射区中间，沟槽顶部设有保护氧化层和发射极金属，保护氧化层中设置金属层形成发射极和栅极。相对于现有技术而言，本发明的有益效果是：IGBT器件中分离栅采用上下结构，通过独特的两次刻蚀沟槽工艺，生产出的IGBT器件内部结构紧凑、无缝隙，能够降低IGBT器件米勒电容，提高IGBT开关速度，有效地降低开关损耗。CN113451401ACN113451401A权利要求书1/2页1.一种异型槽分离栅IGBT结构，其特征在于，包括集电极，所述集电极的上方设置有n型衬底(3)，所述n型衬底(3)的内部设置有规律排布的竖向沟槽，所述竖向沟槽包括相连的上沟槽和下沟槽，所述下沟槽位于所述上沟槽的下方，在所述下沟槽内侧壁及底壁上有下沟槽发射极厚栅氧化层(8)，在所述下沟槽发射极厚栅氧化层(8)内侧有下沟槽发射极多晶层(9)，在所述下沟槽发射极多晶层(9)顶部有隔离氧化层(10)，在所述上沟槽内侧壁上有上沟槽栅极栅氧化层(5)，在所述上沟槽栅极栅氧化层(5)内部、所述隔离氧化层(10)上方有上沟槽栅极多晶层(11)，在相邻的所述沟槽间设有p型阱(12)，所述p型阱(12)内置n+发射区(13)和p+型短路区(14)，所述n+发射区(13)位于所述p型阱(12)上方边部，所述p+型短路区(14)位于所述n+发射区(13)中间，所述沟槽顶部设有保护氧化层(15)和发射极金属(16)，所述保护氧化层(15)中设置金属层形成发射极和栅极。2.根据权利要求1所述的一种异型槽分离栅IGBT结构，其特征在于，所述沟槽形貌呈瓶状，所述下沟槽的宽度大于所述上沟槽的宽度，所述下沟槽的高度低于所述上沟槽的高度。3.根据权利要求1所述的一种异型槽分离栅IGBT结构，其特征在于，所述p型阱(12)的高度低于所述上沟槽的高度。4.根据权利要求1所述的一种异型槽分离栅IGBT结构，其特征在于，所述集电极包括：集电极金属(1)和p+集电极(2)，所述p+集电极(2)位于所述集电极金属(1)与所述n型衬底(3)之间。5.如权利要求1‑4中任一所述的异型槽分离栅IGBT结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、所述n型衬底(3)表面淀积7000A致密氧化层作为硬掩膜(4)，S2、第一次光刻，通过光刻、刻蚀工艺在所述硬掩膜(4)顶部光刻出第一次沟槽刻蚀窗口(17)，S3、第一次沟槽刻蚀，高温牺牲氧化，牺牲氧化去除，自所述n型衬底(3)顶部向下刻蚀形成所述上沟槽，在所述上沟槽内壁生长所述上沟槽栅极栅氧化层(5)，S4、在步骤S3中形成的所述上沟槽栅极栅氧化层(5)内部表面淀积所述氮化硅阻挡层(6)，S5、第二次沟槽刻蚀，自步骤S4中所述氮化硅阻挡层(6)底部向下刻蚀形成所述下沟槽，S6、高温牺牲氧化，牺牲氧化去除，在所述下沟槽内壁生长所述下沟槽发射极厚栅氧化层(8)，S7、去除所述上沟槽中在步骤S4形成的所述氮化硅阻挡层(6)，在所述下沟槽发射极厚栅氧化层(8)内淀积所述下沟槽发射极多晶层(9)并刻蚀回刻所述下沟槽发射极多晶层(9)，在所述下沟槽发射极多晶层(9)顶部淀积所述隔离氧化层(10)并刻蚀回刻所述隔离氧化层(10)，S8、在所述上沟槽栅极栅氧化层(5)内部、所述隔离氧化层(10)上方淀积所述上沟槽栅极多晶层(11)，并刻蚀回刻所述上沟槽栅极多晶层(11)，S9、第三次光刻，先在相邻的所述沟槽间光刻出p型阱注入窗口，进行BODY注入，退火形成所述p型阱(12)，S10、第四次光刻，在所述p型阱(12)上方边部处光刻出n+型发射极注入窗口，进行n+离2CN113451401A权利要求书2/2页子注入，形成所述n+发射区(13)，化学气相淀积氧化层