[發明專利]改善溝槽型IGBT 柵極擊穿能力的制備方法

無效

• 申請號: 201210249970.6
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN103578967A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 遲延慶
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/308
• 分類號: H01L21/308;H01L21/331
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 高月紅

1.一種改善溝槽型IGBT柵極擊穿能力的制備方法，其特征在于，包括步驟：

1）在作為襯底的N型硅片上，淀積一層二氧化硅作為硬掩膜后，通過一層光罩定義出深溝槽的圖案，刻蝕，將硬掩膜打開；

2）將硬掩膜打開的區域進行濕法各向異性刻蝕；

3）采用干法刻蝕，形成深溝槽；

4）采用濕法刻蝕，去除剩余的硬掩膜；

5）在深溝槽內，依次沉積一層氧化硅和摻雜多晶硅作為柵極，然后通過光刻和干法刻蝕工藝形成柵極；

6）在N型硅片上，依次利用2次離子注入分別形成P型區和N型區后，通過金屬連接形成發射極；

7）在整個N型硅片表面淀積一層或多層絕緣介質膜，然后通過光刻和干法刻蝕工藝形成鈍化保護層；

然后，將N型硅片反轉，進行硅片背面減薄，硅片背面P型離子注入和蒸金，在硅片背面形成集電極。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟1）中，N型硅片的厚度由溝槽型IGBT器件設計的耐壓值所決定；

淀積的方法為以化學氣相淀積方式淀積；

二氧化硅的最小厚度需要滿足：在溝槽刻蝕整個過程中，二氧化硅都未消耗到厚度為零。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟1）中，刻蝕方法為干法或濕法刻蝕；

二氧化硅的厚度為7000～12000埃。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟2）中，刻蝕的深度由刻蝕形成的頂角斜坡長度決定，滿足關系式：h=L×sin54.7°，其中，h表示刻蝕深度，L表示刻蝕形成的頂角斜坡長度；

刻蝕的速度通過刻蝕液濃度和腐蝕溫度控制；其中，刻蝕液包括：堿金屬的氫氧化物、氫氧化銨或乙二胺鄰苯二酚。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于：所述堿金屬的氫氧化物為KOH溶液，質量濃度為40%～50%，腐蝕溫度為70℃～90℃，刻蝕速率在0.5μm/min～3μm/min之間；

刻蝕液為氫氧化銨時，質量濃度為20%～25%，腐蝕溫度為90℃，刻蝕速率為0.5μm/min～1.5μm/min；

刻蝕液為乙二胺鄰苯二酚時，乙二胺鄰苯二酚的組成為750ml乙二胺：120g鄰苯二酚：100ml水；乙二胺鄰苯二酚的腐蝕溫度為：115℃，刻蝕速率為0.75μm/min。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟3）中，深溝槽的深度根據溝槽型IGBT器件的擊穿電壓來決定。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟4）中，采用濕法BOE工藝進行刻蝕。

8.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟5）中，氧化硅的厚度由溝槽型IGBT器件的閾值電壓決定；

摻雜多晶硅是在多晶硅中摻入N型雜質離子所形成；其中，N型雜質離子包括：磷；摻雜的濃度和摻雜多晶硅的厚度由溝槽型IGBT器件所需的柵極電阻決定。

9.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟6）中，P型區是由注入P型離子形成，P型離子包括：硼；P型離子注入能量為40Kev～120Kev，注入劑量為1×10¹⁵～5×10¹⁵/CM²；

N型區是由注入N型離子形成，N型離子包括：磷或砷；N型離子注入能量為40Kev～120Kev，注入劑量為2×10¹⁵～1×10¹⁶/CM²；

步驟6）中的金屬包括：Al。

10.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟7）中，絕緣介質膜包括：二氧化硅或氮化硅；

鈍化保護層的厚度由溝槽型IGBT器件耐壓和漏電水平決定；

硅片背面減薄的厚度由溝槽型IGBT器件的耐壓決定；

硅片背面P型注入中，注入的離子包括硼，注入能量為40Kev～800Kev，注入劑量為1×10¹⁴～1×10¹⁵/CM²，注入后需要由爐管或者激光設備退火激活；

蒸金是由蒸發工藝在硅片背面蒸鍍多層金屬，包括：鋁、鈦、鎳、銀，其厚度組成以總應力最小為最佳。