[發明專利]實現少子存儲層溝槽型IGBT的工藝方法

有效

• 申請號: 201210436186.6
• 申請日: 2012-11-05
• 公開（公告）號: CN103035521A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 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: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/265
• 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

1.一種實現少子存儲層溝槽型IGBT的工藝方法，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第一硬掩膜后，光罩定義出淺溝槽的圖案，通過刻蝕打開第一硬掩膜；

2）采用干法刻蝕工藝，對第一硬掩膜打開的區域進行溝槽刻蝕，形成深度為2～4μm的淺溝槽；

3）在淺溝槽底部周圍區域，進行N雜質注入和推進，形成一個互聯的N型少子存儲層區；

4）采用濕法刻蝕，去除剩余的第一硬掩膜；

5）在N型硅片上，重新淀積一層二氧化硅作為第二硬掩膜后，光罩定義出深溝槽的圖案，通過刻蝕打開第二硬掩膜；

6）采用干法刻蝕工藝，對第二硬掩膜打開的區域進行溝槽刻蝕，形成一定深度的深溝槽，并采用濕法刻蝕工藝，去除剩余第二硬掩膜；

7）在N型硅片上、淺溝槽和深溝槽的內壁，依次沉積一層氧化硅和摻雜多晶硅后，通過刻蝕，形成柵極；

8）對整個N型硅片進行P雜質注入和推進，形成少子存儲層IGBT的P阱區；

9）通過光刻定義出N型區域，隨后通過N型雜質注入形成N+區；

10）在N型硅片上，淀積一層二氧化硅介質，通過光刻和刻蝕定義出金屬連接區域后，引出柵極電極和發射極電極；

11）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N型硅片背面減薄，在硅片背面依次注入N型雜質和P型雜質形成FS區和P+區后，在N型硅片的背面蒸發金屬，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型硅片的厚度由少子存儲層溝槽型IGBT器件設計的耐壓值所決定；N型硅片是晶面為100的N型硅片；淀積的方法包括：通過熱生長的方式淀積；二氧化硅的厚度取決于刻蝕溝槽的刻蝕深度；刻蝕的方法為干法或濕法刻蝕。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟3）中，N雜質包括：P或As，注入能量為40～100Kev，注入劑量為10¹²～10¹³/CM²，推進后的N雜質的峰值濃度為1×10¹⁶～5×10¹⁶/CM³。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟5）中，淀積的方法包括：通過熱生長的方式淀積；二氧化硅的厚度取決于刻蝕溝槽刻蝕的深度；刻蝕的方法為干法或濕法刻蝕。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟6）中，深溝槽的深度由少子存儲層溝槽型IGBT器件設計的耐壓值所決定。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟7）中，氧化硅的厚度由少子存儲層溝槽型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少子存儲層溝槽型IGBT器件所需的柵極電阻決定；

步驟7）中的刻蝕，包括干法刻蝕。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟8）中，P型雜質包括：B，注入能量為40～100Kev，注入劑量由少子存儲層溝槽型IGBT的閾值電壓決定。

8.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟9）中，N型離子包括：P或As；注入能量為40～100Kev，注入劑量為大于1×10¹⁵/CM²。

9.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟10）中，二氧化硅介質通過常壓化學氣相淀積方式或者等離子化學氣相淀積方式淀積；二氧化硅介質的厚度由少子存儲層溝槽型IGBT的終端結構設計和器件耐壓決定。

10.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟11）中，絕緣介質膜包括：二氧化硅或氮化硅；

鈍化保護層厚度由少子存儲層溝槽型IGBT器件耐壓和漏電水平決定；

N型硅片背面減薄的厚度由少子存儲層溝槽型IGBT器件的耐壓決定；

FS區的注入為N型雜質，包括：P或As，注入能量為40～100Kev，注入劑量為1×10¹²～1×10¹³/CM²；P+區的注入為P型雜質，包括：B，注入能量約在為40～100Kev，注入劑量為1×10¹³～1×10¹⁴/CM²；

蒸發金屬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。