[發(fā)明專利]絕緣柵雙極晶體管及其柵極制作方法、IPM模塊及空調(diào)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711429620.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108155231B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮宇翔;甘弟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東美的制冷設(shè)備有限公司;美的集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/739
• 分類號(hào): H01L29/739;H01L21/331;H01L29/423
• 代理公司: 深圳市世紀(jì)恒程知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44287
• 代理人: 胡海國(guó)

本發(fā)明公開(kāi)一種絕緣柵雙極晶體管及其柵極制作方法、IPM模塊及空調(diào)器，絕緣柵雙極晶體管的柵極制作方法包括以下步驟：準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底的第一表面進(jìn)行刻蝕以形成溝槽；利用惰性粒子和/或氧化劑轟擊溝槽的底部，以形成損傷層；對(duì)溝槽的側(cè)壁及損傷層進(jìn)行氧化，以在溝槽內(nèi)壁面形成柵極氧化層；在溝槽中填充多晶硅以形成多晶層；將絕緣材料自第一表面覆蓋于多晶層的頂部以形成絕緣層。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了縮短絕緣柵雙極晶體管的開(kāi)/關(guān)時(shí)間，同時(shí)保證絕緣柵雙極晶體管有較優(yōu)的導(dǎo)通閾值電壓，也即較低的導(dǎo)通壓降，有利于優(yōu)化導(dǎo)通壓降和開(kāi)關(guān)時(shí)間之間的折中關(guān)系。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種絕緣柵雙極晶體管及其柵極制作方法、IPM模塊及空調(diào)器。

背景技術(shù)

絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，簡(jiǎn)稱IGBT)是由雙極三極管(BJT)和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET器件的高輸入阻抗和電力晶體管(即巨型晶體管，簡(jiǎn)稱GTR)的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)，由于IGBT具有驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低的優(yōu)點(diǎn)，目前IGBT作為一種新型的電力電子器件被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。

IGBT的制作工藝步驟大致包括為：在硅片上依次制作柵極、p阱、發(fā)射極，最后再在背面制作集電極。

目前，柵極溝槽氧化層的厚度均勻，即溝槽底部氧化層的厚度等于溝槽側(cè)壁的氧化層的厚度。在溝槽壁的氧化層較薄的要求下，會(huì)使得溝槽底部氧化層的厚度也較薄，使得IGBT的多晶硅和集電極之間的電容較大，從而導(dǎo)致IGBT的開(kāi)通時(shí)間較長(zhǎng)(也即開(kāi)通損耗較大)，降低IGBT的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提出一種絕緣柵雙極晶體管及其柵極制作方法、IPM模塊及空調(diào)器，旨在縮短絕緣柵雙極晶體管的開(kāi)/關(guān)時(shí)間，同時(shí)保證絕緣柵雙極晶體管有較優(yōu)的導(dǎo)通閾值電壓，也即導(dǎo)通壓降，具有較好的導(dǎo)通壓降和開(kāi)關(guān)時(shí)間之間的折中關(guān)系。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種絕緣柵雙極晶體管的柵極制作方法，所述絕緣柵雙極晶體管的柵極制作方法包括以下步驟：

準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底；

在所述半導(dǎo)體襯底的第一表面進(jìn)行刻蝕以形成溝槽；

利用惰性粒子和/或氧化劑轟擊所述溝槽的底部，以形成損傷層；

對(duì)所述溝槽的側(cè)壁及所述損傷層進(jìn)行氧化，以在所述溝槽內(nèi)壁面形成柵極氧化層；

在所述溝槽中填充多晶硅以形成多晶層；

將絕緣材料自所述第一表面覆蓋于所述多晶層的頂部以形成絕緣層。

優(yōu)選地，在所述半導(dǎo)體襯底的第一表面進(jìn)行刻蝕以形成溝槽的步驟和利用惰性粒子和/或氧化劑轟擊所述溝槽的底部，以形成損傷層的步驟之間還包括步驟：

對(duì)所述溝槽的底部及側(cè)壁進(jìn)行氧化以形成二氧化硅層，并將所述二氧化硅層去除。

優(yōu)選地，覆蓋于所述溝槽底部的所述柵極氧化層的厚度大于覆蓋于溝槽內(nèi)周壁的所述柵極氧化層的厚度。

優(yōu)選地，所述損傷層厚度大于0.1um。

優(yōu)選地，所述惰性粒子和/或氧化劑轟擊能量為0.2keV-500keV。

優(yōu)選地，所述惰性粒子和/或氧化劑轟擊劑量為1*e¹³-1*e¹⁶/cm²。

優(yōu)選地，在所述惰性粒子轟擊溝槽底部時(shí)，所述惰性粒子的中心密度大于其邊緣密度。

本發(fā)明還提出一種絕緣柵雙極晶體管，所述絕緣柵雙極晶體管包括：

半導(dǎo)體襯底；