一种沟槽栅IGBT器件及其制作方法.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CN112750695A(43)申请公布日2021.05.04(21)申请号202011450568.5(22)申请日2020.12.09(71)申请人株洲中车时代半导体有限公司地址412001湖南省株洲市石峰区田心高科园半导体三线办公大楼三楼309室(72)发明人唐云罗海辉何逸涛罗湘谭灿健孙小虎杜龙欢(74)专利代理机构北京聿宏知识产权代理有限公司11372代理人吴大建陈敏(51)Int.Cl.H01L21/28(2006.01)H01L29/423(2006.01)H01L29/739(2006.01)H01L21/331(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图8页(54)发明名称一种沟槽栅IGBT器件及其制作方法(57)摘要本发明公开了一种沟槽栅IGBT器件及其制作方法，所述方法包括以下步骤：在衬底上表面形成阻挡层；通过图形化阻挡层显露部分衬底的上表面，在显露的部分衬底的上表面刻蚀形成沟槽；形成第一栅氧层；填充第一掺杂的第一多晶硅层，以填满沟槽；刻蚀第一多晶硅层直至保留所述沟槽底部的第一多晶硅层，第一多晶硅层形成第一栅极；移除阻挡层；形成预设第一厚度的氧化层；磨去部分氧化层直至保留预设第二厚度的氧化层，再刻蚀预设第二厚度的氧化层直至保留预设第三厚度的氧化层；形成第二栅氧层；填充第二掺杂的第二多晶硅层，以填满沟槽；刻蚀第二多晶硅层形成第二栅极。所述方法克服了IGBT器件中沟槽的氧化层下凹的缺陷，提高了IGBT器件的可靠性。CN112750695ACN112750695A权利要求书1/2页1.一种沟槽栅IGBT器件的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：在衬底上表面形成阻挡层；通过图形化所述阻挡层显露部分所述衬底的上表面，在显露的部分所述衬底的上表面刻蚀形成预设宽度和预设深度的沟槽，其中，所述沟槽包括垂直于所述衬底的侧壁与所述沟槽开口对应的底部，所述沟槽的深度和宽度的比值符合预设深宽比例；形成第一栅氧层，所述第一栅氧层覆盖所述沟槽的侧壁和底部；填充第一掺杂的第一多晶硅层，以填满所述沟槽；刻蚀所述第一多晶硅层直至保留所述沟槽底部的所述第一多晶硅层，所述第一多晶硅层形成第一栅极；移除所述阻挡层；形成预设第一厚度的氧化层，所述氧化层覆盖所述沟槽中的所述第一栅极和所述衬底的上表面；磨去部分所述氧化层直至保留预设第二厚度的所述氧化层，再刻蚀所述预设第二厚度的所述氧化层直至保留所述第一栅极之上的预设第三厚度的所述氧化层；形成第二栅氧层，所述第二栅氧层覆盖所述沟槽中的所述氧化层、所述沟槽的侧壁和所述衬底的表面；填充第二掺杂的第二多晶硅层，以填满所述沟槽；刻蚀所述第二多晶硅层形成第二栅极；其中，所述第一栅氧层的厚度大于或等于所述第二栅氧层的厚度。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述形成预设第一厚度的氧化层的步骤包括：采用高密度等离子体化学气相沉积、常压化学气相淀积、亚常压化学气相淀积、低压化学气相淀积、等离子体增强、气相外延、金属有机化学气相淀积中任一项工艺淀积形成所述预设第一厚度的氧化层；所述磨去部分所述氧化层直至保留预设第二厚度的所述氧化层，再刻蚀所述预设第二厚度的所述氧化层直至保留所述第一栅极之上的预设第三厚度的所述氧化层的步骤包括：采用化学机械抛光工艺磨去部分所述氧化层直至保留预设第二厚度的所述氧化层；采用湿法刻蚀工艺刻蚀所述预设第二厚度的所述氧化层直至保留所述第一栅极之上的预设第三厚度的所述氧化层。3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述预设第一厚度为0.5μm～2.0μm；所述预设第二厚度为＞0.2μm；所述预设第三厚度为0.01μm～0.05μm。4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述预设深度范围为1.0μm～10.0μm；所述预设宽度范围为0.5μm～5.0μm；所述预设深宽比例为10:1至1:1。5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述形成第一栅氧层，所述第一栅氧层覆盖所述沟槽的侧壁和底部的步骤之前还包2CN112750695A权利要求书2/2页括：在所述沟槽内生长一层牺牲氧化层；去除所述牺牲氧化层；其中，所述牺牲氧化层的厚度范围为0.01μm～0.3μm。6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述形成第一栅氧层包括：采用热氧化工艺形成所述第一栅氧层；所述第一栅氧层的厚度为0.02μm～0.3μm；所述形成第二栅氧层包括：采用热氧化工艺形成所述第二栅氧层；所述第二栅氧层的厚度为0.01μm～0.2μm。7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述热氧化工艺采用的氧化温度范围为800℃～1200℃。8.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述热氧化工艺的氧化方法包括湿法氧