[發明專利]絕緣柵雙極型晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 201711270146.8
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN109873033B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 羅澤煌
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 鄧云鵬

本發明涉及一種IGBT及其制造方法。所述IGBT包括：襯底；第一導電類型基極；溝槽，開設于第一導電類型基極表面并向下延伸；第一導電類型緩沖區，設于第一導電類型基極內、溝槽兩側；集電極摻雜區，設于第一導電類型緩沖區內、溝槽兩側；第二導電類型基極；柵氧化層，設于溝槽的內表面；多晶硅柵，位于柵氧化層內側，填充于溝槽底部及側壁的部分區域；發射極摻雜區，設于第二導電類型基極內、多晶硅柵之間的溝槽下部；導電栓塞，從溝槽的上方向下延伸，貫穿發射極摻雜區后與第二導電類型基極接觸；絕緣氧化層，填充于溝槽內、導電栓塞與多晶硅柵之間。本發明IGBT的集電極在上，引出更方便，且可以兼容傳統的隔離結構工藝。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，特別是涉及一種絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT)結構，還涉及一種絕緣柵雙極型晶體管的制造方法。

背景技術

傳統的IGBT為集電極在下的垂直結構，但如果要應用到集成工藝中，則如何從襯底引出到正面是一個難題。

發明內容

基于此，有必要提供一種新型結構的絕緣柵雙極型晶體管及其制造方法。

一種絕緣柵雙極型晶體管，包括：襯底；第一導電類型基極，設于所述襯底上；至少一個第一溝槽，開設于所述第一導電類型基極表面并向下延伸；第一導電類型緩沖區，具有第一導電類型，設于所述第一導電類型基極內、所述第一溝槽兩側；集電極摻雜區，具有第二導電類型，設于所述第一導電類型緩沖區內、所述第一溝槽兩側；第二導電類型基極，具有第二導電類型，所述第一溝槽是向下延伸至所述第二導電類型基極；柵氧化層，設于所述第一溝槽的內表面；多晶硅柵，位于所述柵氧化層內側，填充于所述第一溝槽底部及側壁的部分區域；發射極摻雜區，具有第一導電類型，設于所述第二導電類型基極內、所述多晶硅柵之間的第一溝槽下部；導電栓塞，從所述第一溝槽的上方向下延伸，貫穿所述發射極摻雜區后與所述第二導電類型基極接觸；及絕緣氧化層，填充于所述第一溝槽內、所述導電栓塞與多晶硅柵之間，覆蓋所述多晶硅柵，并將所述多晶硅柵與所述發射極摻雜區進行絕緣隔離。

在其中一個實施例中，所述集電極摻雜區和所述第一溝槽之間還設有隔離結構。

在其中一個實施例中，還包括：第二溝槽；柵極引出結構，從所述第二溝槽底部向上堆積并從所述第二溝槽露出；襯底引出，具有第二導電類型，所述襯底引出和所述第二溝槽之間設有隔離結構。

在其中一個實施例中，所述第一導電類型是N型，所述第二導電類型是P型。

在其中一個實施例中，所述導電栓塞的材質為金屬，或所述導電栓塞的材質為合金，或所述導電栓塞的材質包括金屬和金屬氮化物。

一種絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，包括：步驟A，提供在襯底上形成有第一導電類型基極的晶圓；步驟B，在所述第一導電類型基極表面開設向下延伸的第一溝槽；步驟C，在所述第一溝槽的內表面形成柵氧化層；步驟D，向所述第一溝槽內填充多晶硅，將所述第一溝槽填滿；步驟E，刻蝕所述多晶硅至預定厚度，在所述第一溝槽底部形成該預定厚度的多晶硅層；步驟F，在所述多晶硅層的表面和所述第一溝槽的側壁形成第一絕緣氧化層；步驟G，向下刻蝕所述第一絕緣氧化層和多晶硅層，使所述第一溝槽的底部露出，所述側壁的多晶硅層和第一絕緣氧化層被保留；步驟H，在所述第一溝槽的下方形成第二導電類型基極，在所述第二導電類型基極內形成第一導電類型的發射極摻雜區；步驟I，在所述第一溝槽內形成第二絕緣氧化層，將所述多晶硅層與所述發射極摻雜區進行絕緣隔離；及步驟J，在所述第一溝槽兩側分別注入第一、第二導電類型的離子，形成位于所述發射極摻雜區斜上方的第一導電類型緩沖區和所述第一導電類型緩沖區內的集電極摻雜區，并刻蝕所述第一溝槽底部的第二絕緣氧化層，將所述第二導電類型基極和發射極摻雜區露出，向所述第一溝槽內填入導電材料、形成貫穿所述發射極摻雜區與所述第二導電類型基極接觸的導電栓塞；所述第一導電類型和第二導電類型為相反的導電類型。