[發明專利]IGBT正面結構及制備方法

在審

• 申請號: 201611240210.3
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106653828A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 吳凱;程煒濤;王海軍;楊曉鸞;許生根
• 申請（專利權）人: 江蘇中科君芯科技有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/739;H01L21/266;H01L21/331
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙)32104
• 代理人: 曹祖良,劉海

1.一種IGBT正面結構，包括第一導電類型基區，第一導電類型基區的正面設置第二導電類型基區，第二導電類型基區的表面設置金屬電極，在第二導電類型基區設置溝槽結構；所述溝槽結構的上端延伸至金屬電極中，溝槽結構與金屬電極之間設置隔離氧化層進行隔離，溝槽結構的下端延伸至第一導電類型基區中，溝槽結構的上端兩側設置第一導電類型發射區，溝槽結構之間形成金屬電極與第二導電類型基區的接觸孔，在接觸孔底部設置第二導電類型區；其特征是：在所述第一導電類型基區中設置第一導電類型懸浮層和第二導電類型懸浮環。

2.如權利要求1所述的IGBT正面結構，其特征是：所述第一導電類型懸浮層位于溝槽結構的底部以上，第二導電類型懸浮環位于溝槽結構的底部。

3.如權利要求1所述的IGBT正面結構，其特征是：所述第二導電類型懸浮環之間形成間距。

4.如權利要求1所述的IGBT正面結構，其特征是：所述溝槽結構包括設置在溝槽內壁的柵極氧化層和填充在溝槽中的溝槽柵極。

5.一種IGBT正面結構的制備方法，其特征是，包括以下步驟：

（1）在第一導電類型基區上通過離子注入和退火形成第二導電類型基區，然后通過離子注入在第二導電類型基區表面形成第一導電類型薄層；

（2）接著在第一導電類型薄層的表面淀積氧化層（13），通過光刻和第一次刻蝕形成溝槽，以氧化層（13）為掩膜對溝槽底部進行第一導電類型離子注入；注入后進行第一次柵極犧牲氧化，通過第一次柵極犧牲氧化的熱過程，在溝槽底部形成第一導電類型懸浮環，然后將犧牲氧化層刻蝕掉；

（3）接下來以步驟（2）中淀積的氧化層（13）為掩膜進行第二次溝槽刻蝕，刻蝕的深度超過第一導電類型懸浮環的底部，然后再以步驟（2）中淀積的氧化層（13）為掩膜對溝槽底部進行第二導電類型離子注入；接著進行第二次柵極犧牲氧化和柵極氧化，通過這兩步熱過程，在溝槽底部形成第二導電類型懸浮環，同時第一導電類型懸浮環連接形成第一導電類型懸浮層；通過步驟（2）和（3）中柵極犧牲氧化和柵極氧化的熱過程，第一導電類型薄層形成第一導是類型發射區，柵極氧化熱過程后形成柵極氧化層；然后向溝槽內填充多晶硅并進行多晶硅回刻形成溝槽柵極，接著去除步驟（2）中淀積的氧化層（13）；

（4）在正面淀積一層隔離氧化層，通過光刻和刻蝕形成接觸孔，接觸孔的深度超過第一導電類型發射區的深度；接著以隔離氧化層為掩膜，通過離子注入和退火形成第二導電類型區，最后進行正面的金屬化，形成金屬電極。

6.如權利要求5所述的IGBT正面結構的制備方法，其特征是：所述步驟（1）中第一導電類型基區中離子注入能量為50keV~200keV，注入劑量為1e12cm^-2~1e14cm^-2，退火溫度為1000℃~1200℃，退火時間為50分鐘~200分鐘；第二導電類型基區離子注入能量為30keV~100keV，注入劑量為1e14cm^-2~1e16cm^-2。

7.如權利要求5所述的IGBT正面結構的制備方法，其特征是：所述步驟（2）中第一次刻蝕形成的溝槽深度為4~6um，溝槽底部進行第一導電類型離子注入能量為40keV~100keV，注入劑量為1e11cm^-2~1e13cm^-2；第一次柵極犧牲氧化溫度為950℃~1200℃，時間為10分鐘~100分鐘。

8.如權利要求5所述的IGBT正面結構的制備方法，其特征是：所述步驟（3）中第二次溝槽刻蝕的深度為6~8um，溝槽寬度為0.5~2um，溝槽的間距為1~3um；溝槽底部進行第二導電類型離子注入能量為30keV~100keV，注入劑量為1e12cm^-2~1e14cm^-2；第二次柵極犧牲氧化溫度為950℃~1200℃，時間為10分鐘~100分鐘；柵極氧化溫度為1000℃~1200℃，時間為30分鐘~100分鐘）。