[發明專利]深槽絕緣柵雙極型晶體管及其制造方法

無效

• 申請號: 201210116821.2
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN103377917A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 高時聲;張挺;李寧寧;羅春來;呂建密
• 申請（專利權）人: 上海勁昕電子科技有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L29/739;H01L29/06
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙) 31260
• 代理人: 盧剛

技術領域

本發明涉及半導體領域，特別涉及一種深槽絕緣柵雙極型晶體管及其制造方法。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，簡稱“IGBT”)，是由雙極型三極管(BJT)和絕緣柵型場效應管(MOS)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有金屬-氧化層-半導體-場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor，簡稱“MOSFET”)的高輸入阻抗和巨型晶體管(Giant?Transistor，簡稱“GTR”)的低導通壓降兩方面的優點，在新能源、白色家電、工業控制、新能源汽車和智能電網中擁有廣泛應用。

在IGBT器件的應用中，器件中存在的尖角效應將導致尖端放電等效應，大大地降低器件的擊穿電壓和可靠性，因此需要盡量避免。而在IGBT器件的制造過程中，形成溝槽溝道后，在摻雜推進的過程中，因為表面效應，摻雜的原子(如B原子)的含量在靠近溝槽的表面相對較少，厚度較薄，因此制造出的溝槽IGBT的柵極導通溝道相對較短，影響了器件的工作電壓和性能，相關性能將會與設計值具有明顯的差異，即達不到設計效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種深槽絕緣柵雙極型晶體管及其制造方法，使得IGBT器件中因表面效應而缺少摻雜的半導體與溝槽界面的摻雜濃度得到補償，提高了工作電壓。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種深槽絕緣柵雙極型晶體管制造方法，包含以下步驟：

在基底001上進行離子注入，形成摻雜擴散區010，其中，所述形成的摻雜擴散區010在靠近溝槽的邊緣區域擴散的厚度大于或者等于其中心區域擴散的厚度；

在形成所述摻雜擴散區010之后，依次形成基極層024、發射極層025、柵區026、絕緣層027、重摻雜區019和集電極層022，得到絕緣柵雙極型晶體管。

本發明的實施方式還提供了一種深槽絕緣柵雙極型晶體管，包含：基底001、加深的溝槽012、基極層024、發射極層025、發射極020、柵區026、含氧絕緣層014、柵極021、絕緣層027、重摻雜區019、集電極層022、集電極023；

其中，所述基極層024在靠近溝槽的邊緣區域擴散的厚度大于或者等于其中心區域擴散的厚度；

所述加深的溝槽012形成在所述基底001上；

在所述加深的溝槽012內自底向上依次填充有所述含氧絕緣層014和柵極材料，所述含氧絕緣層014連接所述柵區016、所述基極層024和所述發射極層025；

所述柵區026包括填充在所述加深的溝槽012內的柵極材料，和用于連通相鄰溝槽的柵極連通區；

所述重摻雜區019位于所述基極層內，與所述發射極層025相連；

所述絕緣層027位于所述柵區026和所述發射極層025之間；

在所述基底001下依次有集電極層022和集電極023。

本發明實施方式相對于現有技術而言，通過離子注入，在基底上形成了摻雜擴散區，所形成的摻雜擴散區在靠近溝槽的邊緣區域擴散的厚度大于或者等于其中心區域擴散的厚度，使因表面效應而缺少摻雜的半導體與溝槽界面的摻雜濃度得到補償，從而提高了工作電壓。

另外，所述在基底001上進行離子注入，形成摻雜擴散區010的步驟中，采用退火擴散的方式形成所述摻雜擴散區010。具體可以通過以下兩種方案得到所述摻雜擴散區010：

第一種方案是：

對所述基底001上進行離子注入，形成注入層007；

退火擴散，形成第一擴散層008；

沉積擴散源009；

第二次退火擴散，形成所述摻雜擴散區010和第二擴散層011；

去除第二擴散層011，得到所述摻雜擴散區010。

在此方案中，在第一次退火擴散之后形成的擴散層由于表面效應，使靠近溝槽的邊緣區域擴散的厚度小于中心區域擴散的厚度，從而制造出的溝槽IGBT的柵極導通溝道相對較短，因此影響了器件的工作電壓和性能；為了提升IGBT的工作電壓，本方案通過沉積擴散源009，然后進行第二次退火擴散，得到了在靠近溝槽的邊緣區域擴散的厚度大于或者等于其中心區域擴散的厚度的摻雜擴散區，使因表面效應而缺少摻雜的半導體與溝槽界面的摻雜濃度得到補償，從而提高了工作電壓。

第二種方案是：

對所述基底001上進行離子注入，形成注入層007；

退火擴散，形成第一擴散層008；