[發明專利]溝槽型IGBT的制備方法

在審

• 申請號: 201410474344.6
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104201103A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 吳多武;可瑞思
• 申請（專利權）人: 中航（重慶）微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L29/06;H01L29/36;H01L29/739
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 吳俊

技術領域

本發明涉及功率晶體管領域，具體涉及一種溝槽型IGBT的制備方 法。

背景技術

IGBT(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管， 是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合 全控型電壓驅動式功率半導體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和 GTR(giant?transistor，大功率晶體管)的低導通壓降兩方面的優點。 GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大；MOSFET驅動功率 很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩 種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓 為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電 路、牽引傳動等領域，目前已被廣泛用于工業、信息、新能源、醫學、 交通、軍事和航空領域。隨著半導體材料和加工工藝的不斷進步，IGBT 的電流密度、耐壓和頻率不斷得到提升。市場上的IGBT器件的耐壓 高達6500V，單管芯電流高達200A，頻率達到300kHz。在高頻大功 率領域，目前還沒有任何一個其它器件可以代替它。

由于對IGBT器件的需求不斷旺盛，IGBT器件技術和IGBT產品的 應用都得到了突飛猛進的發展，目前IGBT器件已經從平面型IGBT器 件到溝槽型IGBT器件，采用溝槽柵的IGBT器件技術成為了新一代技 術的亮點。與常規平面柵極結構不同，溝槽型柵極向基區內部延伸， 導電溝道不再是水平而是垂直方向，這種結構特點可以使IGBT基區 PIN效應增強，柵極附近過剩載流子濃度增大，從而有效地提高電導 調制效應并降低導通壓降。同時由于溝道電流是垂直方向，不再存在 JEFT效應，使得芯片柵極密度的增大不再受限制，可以大大增強IGBT 的導通電流能力。

圖1所示的為依據現有技術所制備出的一種溝槽型IGBT器件圖， 包括：集電區18，在集電區18上覆蓋有外延層10，在外延層10的 頂部設置有若干溝槽柵12，且溝槽柵12與外延層10之間設置有一 柵氧化層11；相鄰溝槽柵12的襯底設置有P型體區13，在P型體區 13之上的且位于外延層10上表面以下設置有N型有源區14，在N 型有源區14和P型體區13之間設置有P型有源區15；外延層10之 上設置有一圖案化的ILD層16，位于ILD層16上表面覆蓋有集電區 17，且該集電區17通過ILD層16的開口連接P型有源區15和N型 有源區14。

照這種方法做出來的IGBT器件，其電場分布平滑，可參照附圖3 中301所示的分布圖；同時電壓為電場的積分，因此需要較厚的N 型襯底獲得同等耐壓，同時由于背面注入的空穴流比較分散，導致空 穴濃度低，可參照附圖4中401所示的分布圖，以上因素都限制了IGBT 器件的工作性能。

發明內容

本發明提供了一種溝槽型IGBT器件制備方法，其中，包括如下 步驟：

步驟S1：提供一摻雜的襯底，在所述襯底正面形成有若干間隔 開的第一注入區，且相鄰的兩個所述第一注入區之間形成有一第二注 入區，所述第一注入區和所述第二注入區的深度相同且導電類型相 反；

步驟S2：生長一層外延層覆蓋在所述襯底的上表面；

刻蝕所述外延層，在所述外延層頂部形成若干間隔開的溝槽，每 個第二注入區上方都設置有一個溝槽，且溝槽的底部與第二注入區之 間預留有一預設距離以將所述溝槽和第二注入區間隔開來；

步驟S3：在所述溝槽底部和側壁制備一層柵氧化層，之后再在 溝槽內制備IGBT器件的溝槽式柵極。

上述的制備方法，其中，所述第一注入區在垂直方向上位于兩相 鄰溝槽之間。

上述的制備方法，其中，

先形成第一注入區，之后在相鄰的兩個第一注入區之間形成第二 注入區；或

先形成第二注入區，之后在相鄰的兩個第二注入區之間形成第一 注入區。

上述的制備方法，其中，采用如下方法形成所述第一注入區和所 述第二注入區：

提供所述襯底，以一圖案化的光刻膠為注入掩膜對所述襯底正面 進行第一次離子注入，以在所述襯底的正面形成若干間隔開的第一注 入區，移除光刻膠；