[發明專利]溝槽柵IGBT芯片的制作方法

在審

• 申請號: 201810397165.5
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN110416079A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 姚堯;羅海輝;肖強
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L29/739
• 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

本發明公開了一種溝槽柵IGBT芯片的制作方法，包括步驟一：在晶圓基片上形成有源溝槽和虛柵溝槽，虛柵溝槽設置于有源溝槽之間；步驟二：在有源溝槽和虛柵溝槽內表面形成第二氧化層，并在有源溝槽和虛柵溝槽內填充多晶硅，形成實溝槽柵和虛溝槽柵；步驟三：在晶圓基片上表面以及實溝槽柵和虛溝槽柵上形成絕緣介質層；步驟四：對絕緣介質層上的第一預設位置進行刻蝕，至少裸露出下方對應的虛溝槽柵和實溝槽柵與虛溝槽柵之間的部分晶圓基片，形成第一接觸窗口。本申請通過在有源溝槽之間插入一個或多個虛柵溝槽，利用虛柵溝槽自身的寬度以及虛柵溝槽之間的間距來增加金屬接觸孔的尺寸，從而降低金屬接觸窗口的形成工藝以及金屬填孔的工藝難度。

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，尤其涉及一種溝槽柵IGBT芯片的制作方法。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是由雙極型三極管(BJT)和絕緣柵型場效應管(MOSFET)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，由于其具有通態壓降低，電流密度大，輸入阻抗高以及響應速度快等特點，被廣泛應用于軌道交通、智能電網、工業變頻以及新能源汽車等領域。

現有溝槽柵IGBT芯片技術由于將溝道由橫向轉化為縱向，有效消除平面柵溝道中的JFET效應，使溝道密度不再受芯片表面積限制，從而提高元胞密度并大幅度提升芯片電流密度，因此在中低壓應用領域逐漸取代了平面柵技術。為了進一步提升溝槽柵IGBT芯片的功率密度，IGBT芯片生產商紛紛推出精細溝槽設計，通過先進光刻技術和工藝制程，降低槽寬，縮小槽間距，從而增加MOS溝道密度，提升芯片電流密度。然而隨著溝槽柵IGBT芯片的精細化程度越來越高，金屬接觸孔的尺寸也越來越小，從而使得金屬接觸窗口的形成工藝以及金屬填孔工藝難度越來越大，對工藝平臺的要求也將越來越高，進一步提增大了溝槽柵IGBT芯片的工藝復雜度。

因此，亟需一種既降低金屬接觸窗口的形成工藝以及金屬填孔工藝難度，但不增加工藝復雜度的溝槽柵IGBT芯片的制作方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是隨著現有溝槽柵IGBT芯片的精細化程度逐漸提高，溝槽柵IGBT芯片的制作方法中的金屬接觸窗口的形成工藝以及金屬填孔工藝難度也逐漸曾大，從而提高了溝槽柵IGBT芯片的工藝復雜度。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種溝槽柵IGBT芯片的制作方法，包括如下步驟：

步驟一：在晶圓基片上形成有源溝槽和虛柵溝槽，所述虛柵溝槽設置于所述有源溝槽之間；

步驟二：在所述有源溝槽和所述虛柵溝槽內表面形成第二氧化層，并在所述有源溝槽和所述虛柵溝槽內填充多晶硅，形成實溝槽柵和虛溝槽柵；

步驟三：在所述晶圓基片上表面以及所述實溝槽柵和虛溝槽柵上形成絕緣介質層；

步驟四：對所述絕緣介質層上的第一預設位置進行刻蝕，至少裸露出下方對應的所述虛溝槽柵和所述實溝槽柵與虛溝槽柵之間的部分晶圓基片，形成第一接觸窗口。

優選地是，在步驟一之前還包括以下步驟：

在晶圓基片上表面形成第一氧化層；

將N型雜質注入到所述晶圓基片中，并使其擴散第一結深形成N阱；

將P型雜質注入到所述N阱中，并使其擴散第二結深形成P阱。

優選地是，所述步驟一具體包括：

對所述第一氧化層上的第二預設位置以及與所述第二預設位置下方對應的所述P阱、N阱以及所述N阱下方的晶圓基片進行刻蝕，形成有源溝槽和設置于所述有源溝槽之間的虛柵溝槽，任意兩個所述有源溝槽之間的所述虛柵溝槽不少于一個。

優選地是，所述步驟二具體包括：