一种沟槽型绝缘栅双极型晶体管器件及制备方法.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CN109244129A(43)申请公布日2019.01.18(21)申请号201811333504.X(22)申请日2018.11.09(71)申请人上海擎茂微电子科技有限公司地址201100上海市闵行区紫星路588号2幢1169室(72)发明人阳平(74)专利代理机构上海百一领御专利代理事务所(普通合伙)31243代理人王奎宇甘章乖(51)Int.Cl.H01L29/739(2006.01)H01L29/423(2006.01)H01L21/331(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种沟槽型绝缘栅双极型晶体管器件及制备方法(57)摘要本申请公开了一种沟槽型绝缘栅双极型晶体管器件及制备方法，包括N型基区，P型基区，多晶硅栅极，N+发射极，P+接触区，N型场终止区和P型集电极，多晶硅栅极凸出N+发射极或P+接触区表面1-2um。制备方法，在N型基区表面形成P型基区；在P型基区表面形成N+发射极；生成二氧化硅作为阻挡层并挖沟槽形成多晶硅栅极；化学机械研磨将二氧化硅表面的多晶硅去除，研磨停止在二氧化硅阻挡层上，保留沟槽里面的多晶硅，从而使多晶硅凸出硅表面；在N+发射极中形成P+接触区；在N型基区背面形成N型场终止区；在N型场终止区背面形成P型集电极。本申请可减少N+发射极和多晶硅栅极间的垂直交叠面积，减少栅源电容，确保导通电压一致性，降低开关延迟时间。CN109244129ACN109244129A权利要求书1/2页1.一种沟槽型绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于，包括：N型基区，P型基区，其形成于所述N型基区表面；多晶硅栅极，为沟槽结构，其贯穿于所述P型基区和N型基区中，并凸出于所述P型基区的表面设置；N+发射极，形成于所述P型基区表面，并与所述多晶硅栅极的两侧面接触；P+接触区，形成于所述P型基区表面，并与所述N+发射极交叠设置，N型场终止区，形成于在所述N型基区背面，以及P型集电极，与所述N型场终止区背面接触设置；其中，所述多晶硅栅极凸出所述N+发射极或所述P+接触区表面1-2um设置。2.根据权利要求1或2所述的器件，其特征在于，所述多晶硅栅极的底面和侧面还设有栅氧化层，所述栅氧化层的厚度为3.根据权利要求1或2所述的器件，其特征在于，所述P+接触区和所述N+发射极交叠设置。4.如权利要求1至3任一项所述器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在N型基区表面通过离子注入和推阱工艺形成P型基区；在P型基区表面通过离子注入形成N+发射极；在上述结构表面生长二氧化硅作为阻挡层，并利用所述阻挡层在硅衬底表面深挖多个沟槽；在沟槽里面填充N型高掺杂的多晶硅，形成多晶硅栅极；进行化学机械研磨，将二氧化硅表面的多晶硅去除，研磨停止在二氧化硅阻挡层表面，保留沟槽里面的多晶硅，从而使多晶硅凸出硅表面；在N+发射极中间通过离子注入和推阱工艺形成P+接触区，其中，所述多晶硅栅极凸出所述N+发射极或所述P+接触区表面1-2um设置；在N型基区背面通过离子注入和推阱工艺形成N型场终止区；在N型场终止区背面通过离子注入和激活工艺形成P型集电极。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在N型基区硅表面生长二氧化硅作为离子注入阻挡层，然后注入能量在50-100kev、剂量在1E13-8E13cm-2之间的硼离子，经过高温推阱，温度为1000-1150℃之间，时间为50-200min，形成P型基区；其中，所述N型基区的峰值浓度为1E13-2E14cm-3，所述P型基区的峰值浓度为1E17-8E17cm-3，结深在3um以上。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述P型基区表面注入能量在50kev以上、剂量大于1E15cm-2的砷离子，形成N+发射极；所述N+发射极的峰值浓度为1E19-4E20cm-3，结深为0.2-1um。7.根据权利要求4或5或6所述的制备方法，其特征在于，在所述N+发射极之间注入硼离子，形成P+接触区；所述P+接触区的峰值浓度为1E19-5E20cm-3，结深为0.2-1um；所述P型集电极的峰值浓度为1E19-5E19cm-3，结深为0.2-1um；所述N型场终止区的峰值浓度为5E15-5E16cm-3，结深为1-2um。2CN109244129A权利要求书2/2页8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，生长一层的二氧化硅作为沟槽刻蚀的阻挡层，在阻挡层上进行光刻工艺，然后利用二氧化硅作为阻挡层进行沟槽刻蚀，从而形成多晶硅栅极。9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述多晶硅栅极上，通过高温炉管生长一层牺牲氧化层，并利用湿法腐蚀掉牺牲氧化层，以确保沟槽底部和侧壁的光滑平整；高温炉管生长沟槽内壁栅氧