[發明專利]增強IGBT可靠性的器件制造方法

無效

• 申請號: 201110309661.9
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN102737973A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 王海軍
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/331
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 孫大為

技術領域

本發明涉及半導體器件制造技術。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管IGBT是一種大功率的電力電子器件，特別是大于1200伏以上的IGBT，正面導通的電流往往大于50安培以上，特別是對于深溝槽型的IGBT，從溝道底部拐角的地方沿著溝道到源端是電流的通路，特別是溝道拐角的地方，電場強度最大，碰撞電離的程度也最厲害。

由于爐管成長工藝的特點，在深溝槽的拐角處成膜的氣體相比溝道處的氣體更少，所以長的柵氧的厚度是在拐角處是最薄的。對于高溫可靠性的測試中，長時間在拐角的地方，有大電流通過，在薄的柵氧的地方會有弱點出現，高密度的電子在這個地方的離化率最大，很容易在這個拐角地方擊穿。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種增強IGBT可靠性的器件制造方法，它可以提高深溝槽的IGBT的高溫可靠性。

為了解決以上技術問題，本發明提供了一種增強IGBT可靠性的器件制造方法；包括以下步驟：步驟一、先刻蝕硅表面上的二氧化硅阻擋層；步驟二、去除光刻膠，以二氧化硅作為阻擋層，繼續刻蝕硅槽至所需的深度；步驟三、進行垂直注入載流子在槽的底部；步驟四、送入高溫爐管進行柵氧的氧化；步驟五、然后進行P溝道的注入和推阱；步驟六、再做正面的源及互聯工藝；步驟七、最后再做背面的集電極工藝。

本發明的有益效果在于：通過對深溝槽的底部進行摻雜注入，使得在形成柵氧工藝的過程中一次性形成底部比溝槽側壁溝道區域更厚的柵氧，從而提高了深溝槽的IGBT的高溫可靠性。

所述深槽底部的柵氧厚度比溝道的柵氧厚度厚50埃以上。

所述步驟二中進行刻蝕形成1微米以上深的槽。

所述步驟三中正面對深槽帶膠注入和溝道肼反型的載流子，注入載流子的能量大于100KEV，注入載流子的劑量大于1E13。

所述步驟四中柵氧的厚度大于50A。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1是說明在通態下溝槽的底部拐角處，電流密度最大，可靠性最弱的示意圖；

圖2是說明溝槽底部拐角處柵氧的厚度比側壁溝道處薄的示意圖；

圖3是襯底上成長二氧化硅步驟的示意圖；

圖4是深溝槽阻擋層刻蝕步驟的示意圖；

圖5是深溝槽刻蝕步驟的示意圖；

圖6是高能載流子摻雜注入步驟的示意圖；

圖7是高能載流子摻雜，并去除二氧化硅步驟的示意圖；

圖8是柵氧成長步驟的示意圖；

圖9是做正面工藝和背面工藝形成IGBT步驟的示意圖。

具體實施方式

本發明所述方法包括以下步驟：

1.在現有的IGBT工藝中利用深槽刻蝕這張版曝光，先刻蝕硅表面上的二氧化硅阻擋層。

2.去除光刻膠，以二氧化硅作為阻擋層，繼續刻蝕硅槽至所需的深度。

3.進行垂直注入載流子在槽的底部。

4.送入高溫爐管進行柵氧的氧化。

5.由于底部由于高摻雜的離子，底部的二氧化硅的厚度比溝槽側壁的溝道的二氧化硅的通路的柵氧厚度厚50埃以上。

6.然后進行P溝道的注入和推阱。

7.再做正面的源及互聯工藝。

8.最后再做背面的集電極工藝。

具體來說，本發明所述新型增強IGBT可靠性工藝器件結構及工藝實現方法可以包括：

1.選用擊穿電壓允許的襯底。體濃度是1E12-1E14

2.進行終端保護環的注入及推阱工藝。

3.在襯底表面長二氧化硅作為深槽刻蝕的阻擋層，厚度在2000埃以上。

4.利用深槽隔離的光刻版進行曝光。

5.曝光后，進行阻擋層的刻蝕。

6.刻蝕后，進行硅深槽的刻蝕，刻蝕的深度在2微米以上。

7.進行高能摻雜離子的注入，注入的深度在1微米以內。

8.然后進行高溫柵氧的成長。

9.成長深槽的多晶硅。

10.刻蝕多晶硅并注入源。

11.背面注入集電極離子并活化。

12.背面金屬化，濺射金屬接觸電極。

本發明并不限于上文討論的實施方式。以上對具體實施方式的描述旨在于為了描述和說明本發明涉及的技術方案。基于本發明啟示的顯而易見的變換或替代也應當被認為落入本發明的保護范圍。以上的具體實施方式用來揭示本發明的最佳實施方法，以使得本領域的普通技術人員能夠應用本發明的多種實施方式以及多種替代方式來達到本發明的目的。