[發明專利]一種具有含虛柵的復合柵結構的IGBT芯片的制作方法

有效

• 申請號: 201810149749.0
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN108511521B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 劉國友;朱春林;朱利恒
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;陳偉

1.一種具有含虛柵的復合柵結構的IGBT芯片的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

在晶圓基片上沉積一層二氧化硅層，所述晶圓基片上劃分為柵極區和有源區；其中，所述有源區包括位于所述柵極區兩側的溝槽柵有源區和平面柵有源區；

在所述柵極區的指定位置向下刻蝕，形成相鄰的第一溝槽和第二溝槽；

對所述二氧化硅層未經刻蝕的部分進行刻蝕，以裸露出所述晶圓基片未經刻蝕的表面；

在所述晶圓基片未經刻蝕的表面以及在所述第一溝槽和第二溝槽的側壁和底部形成一層第一氧化層；

在所述第一氧化層上沉積一層多晶硅，并刻蝕所述有源區和柵極區表面的多晶硅和所述第一溝槽內的多晶硅，以及刻蝕所述第一氧化層在所述有源區和柵極區表面的部分、和所述第一氧化層在所述第一溝槽的側壁和底部的部分，以保留所述第二溝槽內的多晶硅，作為所述第二溝槽柵極；

在所述晶圓基片未刻蝕所述第一溝槽和第二溝槽的表面、所述第二溝槽柵極上以及所述第一溝槽的側壁和底部形成一層第二氧化層；

在所述第二氧化層上沉積一層多晶硅，并刻蝕所述有源區的多晶硅，以保留所述第一溝槽內的多晶硅，作為第一溝槽柵極，保留所述柵極區表面上的多晶硅，作為平面柵極。

2.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，設置所述第二溝槽柵極懸空或接地。

3.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，還包括以下步驟：

在所述平面柵極的表面形成一層第三氧化層；

對所述第二氧化層在所述有源區的部分進行刻蝕，并在所述有源區上形成一層第四氧化層；

向所述有源區注入第一劑量的N型雜質，并使其在所述有源區的下方擴散，同時橫向擴散至所述平面柵極中與有源區相接觸的邊緣的下方，形成N阱區；

向所述N阱區注入第二劑量的P型雜質，并使其在所述有源區的下方擴散，同時橫向擴散至所述平面柵極中與有源區相接觸的邊緣的下方，形成P阱區；

對所述第四氧化層進行刻蝕，以裸露出所述P阱區在所述有源區的表面；

向所述P阱區擴散第三劑量的N型雜質，以使其在所述有源區的下方擴散，同時橫向擴散至所述平面柵極中與有源區相接觸的邊緣的下方，形成N+摻雜區；

對所述N+摻雜區和P阱區在所述有源區的部分進行刻蝕，以使所述平面柵極下方保留部分N+摻雜區；其中所述部分N+摻雜區的底部高于所述P阱區經過此次刻蝕而暴露出的表面；

向所述P阱區經過此次刻蝕而暴露出的表面注入第四劑量的P型雜質，并使其向所述部分N+摻雜區擴散以接觸所述部分N+摻雜區，形成P+摻雜區；

其中，所述溝槽柵有源區對應的N阱區、P阱區以及部分N+摻雜區的側部止于所述第一溝槽柵極側壁的第二氧化層。

4.根據權利要求3所述的制作方法，其特征在于，采用相同的自對準工藝注入所述第一劑量的N型雜質和第二劑量的P型雜質。

5.根據權利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述溝槽柵有源區和所述平面柵有源區對應的N阱區采用相同的工藝同時形成，所述溝槽柵有源區和所述平面柵有源區對應的P阱區采用相同的工藝同時形成，所述溝槽柵有源區和所述平面柵有源區對應的N+摻雜區采用相同的工藝同時形成。

6.根據權利要求3所述的制作方法，其特征在于，通過熱氧化工藝形成所述第一氧化層和第二氧化層。

7.根據權利要求3所述的制作方法，其特征在于，還包括以下步驟：

在所述柵極區的第三氧化層、所述溝槽柵有源區的P+摻雜區和所述平面柵有源區的P+摻雜區的表面沉積一層金屬層，作為源極。

8.根據權利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述部分N+摻雜區與所述金屬層相連。

9.根據權利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述第一劑量小于所述第三劑量，所述第二劑量小于所述第四劑量。

10.根據權利要求7所述的制作方法，其特征在于，還包括：在所述晶圓基片背面形成穿通型結構、非穿通型結構或軟穿通型結構。