[發(fā)明專(zhuān)利]溝槽柵IGBT及制作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710003958.X
• 申請(qǐng)日: 2017-01-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106876453A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃璇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/739
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/739;H01L29/06;H01L29/423;H01L21/331
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31211
• 代理人: 郭四華

1.一種溝槽柵IGBT，其特征在于，包括：

漂移區(qū)，由N型輕摻雜的區(qū)熔硅組成；

集電區(qū)，由形成于所述漂移區(qū)的背面且和所述漂移區(qū)相接觸的P+區(qū)組成；

P型體區(qū)，由形成于所述漂移區(qū)頂部且和所述漂移區(qū)相接觸的P型阱組成；

柵極溝槽，形成于所述區(qū)熔硅的頂部且所述柵極溝槽穿過(guò)所述P型阱；在所述柵極溝槽的底部表面和側(cè)面形成有柵介質(zhì)層；在所述柵極溝槽中填充有由多晶硅組成的多晶硅柵；

所述多晶硅柵的頂部表面低于所述區(qū)熔硅的頂部表面從而使所述多晶硅柵頂部的所述柵極溝槽兩側(cè)的側(cè)面露出，N型重?fù)诫s的源區(qū)通過(guò)帶傾角的自對(duì)準(zhǔn)離子注入形成于所述多晶硅柵頂部的所述柵極溝槽兩側(cè)的所述區(qū)熔硅中，所述自對(duì)準(zhǔn)離子注入的掩模由所述多晶硅柵和所述柵極溝槽形成時(shí)的硬掩模層組成；所述源區(qū)和所述P型體區(qū)相接觸；

P+接觸區(qū)，形成于所述P型體區(qū)的表面，所述P+接觸區(qū)和所述源區(qū)側(cè)面接觸，所述P+接觸區(qū)和所述源區(qū)都通過(guò)接觸孔連接到發(fā)射極；

通過(guò)所述自對(duì)準(zhǔn)離子注入減少所述源區(qū)的寬度，從而減少所述源區(qū)和所述P型體區(qū)的接觸寬度，從而減少所述P型體區(qū)的寄生電阻，提高器件的抗閂鎖能力。

2.如權(quán)利要求1所述的溝槽柵IGBT，其特征在于：所述區(qū)熔硅形成于半導(dǎo)體襯底表面，所述集電區(qū)形成于減薄后的所述半導(dǎo)體襯底背面。

3.如權(quán)利要求2所述的溝槽柵IGBT，其特征在于：所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底。

4.如權(quán)利要求1所述的溝槽柵IGBT，其特征在于：在所述集電區(qū)背面形成有背面金屬層，由所述背面金屬層引出集電極。

5.如權(quán)利要求1所述的溝槽柵IGBT，其特征在于：所述柵介質(zhì)層為柵氧化層。

6.如權(quán)利要求1所述的溝槽柵IGBT，其特征在于：通過(guò)調(diào)節(jié)所述自對(duì)準(zhǔn)離子注入的注入能量和注入角度調(diào)節(jié)所述源區(qū)的寬度。

7.一種溝槽柵IGBT的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、提供N型輕摻雜的區(qū)熔硅并由所述區(qū)熔硅組成漂移區(qū)；

步驟二、在所述區(qū)熔硅正面進(jìn)行P型阱注入并進(jìn)行退火推阱形成由P型阱組成的P型體區(qū)，所述P型體區(qū)位于所述漂移區(qū)頂部且和所述漂移區(qū)相接觸；

步驟三、在所述區(qū)熔硅表面形成硬掩模層，對(duì)所述硬掩模層進(jìn)行光刻刻蝕將柵極溝槽形成區(qū)域打開(kāi)；在所述硬掩模層的定義下對(duì)所述區(qū)熔硅進(jìn)行刻蝕形成柵極溝槽；

步驟四、在所述柵極溝槽的的底部表面和側(cè)面形成有柵介質(zhì)層；

步驟五、進(jìn)行多晶硅生長(zhǎng)，所述多晶硅將所述柵極溝槽完全填充并延伸到所述柵極溝槽外的所述區(qū)熔硅表面；

步驟六、進(jìn)行多晶硅回刻，由回刻后填充于所述柵極溝槽中的多晶硅組成多晶硅柵，回刻工藝將所述多晶硅柵頂部以及所述柵極溝槽外延的多晶硅都去除，所述多晶硅柵的頂部表面低于所述區(qū)熔硅的頂部表面從而使所述多晶硅柵頂部的所述柵極溝槽兩側(cè)的側(cè)面露出；

步驟七、進(jìn)行帶傾角的自對(duì)準(zhǔn)離子注入在所述多晶硅柵頂部的所述柵極溝槽兩側(cè)的所述區(qū)熔硅中形成N型重?fù)诫s的源區(qū)，所述自對(duì)準(zhǔn)離子注入的掩模由所述多晶硅柵和所述柵極溝槽形成時(shí)的硬掩模層組成；所述源區(qū)和所述P型體區(qū)相接觸；

通過(guò)所述自對(duì)準(zhǔn)離子注入減少所述源區(qū)的寬度，從而減少所述源區(qū)和所述P型體區(qū)的接觸寬度，從而減少所述P型體區(qū)的寄生電阻，提高器件的抗閂鎖能力；

步驟八、去除所述硬掩模層，形成層間膜；

步驟九、形成穿過(guò)所述層間膜的接觸孔，所述接觸孔的開(kāi)口形成后通過(guò)P+注入在和所述源區(qū)相對(duì)應(yīng)的所述接觸孔的底部的所述P型體區(qū)的表面形成P+接觸區(qū)，所述P+接觸區(qū)和所述源區(qū)側(cè)面接觸；在所述接觸孔中填充金屬；

步驟十、形成正面金屬層，對(duì)所述正面金屬層進(jìn)行圖形化形成發(fā)射極和柵極，所述P+接觸區(qū)和所述源區(qū)都通過(guò)接觸孔連接到所述發(fā)射極；

步驟十一、在所述漂移區(qū)的背面形成集電區(qū)，所述集電區(qū)由和所述漂移區(qū)相接觸的P+區(qū)組成。

8.如權(quán)利要求7所述的溝槽柵IGBT的制造方法，其特征在于：所述區(qū)熔硅形成于半導(dǎo)體襯底表面，步驟十一中先對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行背面減薄，之后再形成所述集電區(qū)。

9.如權(quán)利要求8所述的溝槽柵IGBT的制造方法，其特征在于：所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底。