[發明專利]溝槽型IGBT及其制備方法

在審

• 申請號: 202010103077.7
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111180338A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 謝梓翔;史波;肖婷;陳茂麟
• 申請（專利權）人: 珠海格力電器股份有限公司;珠海零邊界集成電路有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/28;H01L29/417;H01L29/423;H01L29/739
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 董文倩

本發明提供了一種溝槽型IGBT及其制備方法。該制備方法包括以下步驟：S1，提供具有發射區的基體，形成貫穿基體的第一表面和發射區的溝槽；S2，形成覆蓋溝槽和第一表面的第一柵氧層，并形成覆蓋第一柵氧層的柵極層，柵極層中的部分填充于溝槽中；S3，在溝槽之間的基體中形成貫穿柵極層和第一柵氧層并延伸至發射區內的接觸孔，在接觸孔的部分表面形成第二柵氧層，并在接觸孔中形成發射極，第二柵氧層隔離發射極和柵極層。該制備方法通過上述第二柵氧層隔離發射極和柵極層，有效避免了柵極和發射極短接而導致的IGBT失效。并且，上述制備方法中還能夠進一步通過增大接觸孔與發射區的接觸面積，使得接觸孔與發射區之間的過電流能力增強。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體而言，涉及一種溝槽型IGBT及其制備方法。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，是一種由BJT(雙極型晶體管)和MOS(絕緣柵型場效應晶體管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，IGBT是一種雙極器件，既有MOSFET的輸入阻抗高、控制功率小、驅動電路簡單、開關速度高、開關損耗小的優點，又具有雙極功率晶體管的電流密度大、飽和壓降低、電流處理能力強的優點。

IGBT主要包括平面性IGBT和溝槽型IGBT，其中，溝槽型IGBT通常如圖1所示，包括柵氧層210＇、柵極220＇、漂移區110＇、阱區120＇、發射區130＇、層間介質層30＇、發射極40＇、發射極引出層50＇，場截止區140＇、集電區150＇和集電極60＇，溝槽型IGBT的襯底中形成有溝槽，柵極220＇和柵氧層210＇均設置于溝槽中。相比于平面型IGBT，溝槽型IGBT能夠大幅降低通態壓降。

在目前制備溝槽型IGBT的工藝中，在形成柵氧層之后沉積多晶硅等柵極材料，部分柵極材料填充于凹槽中，通常還需要通過回刻工藝去除溝槽之外的柵極材料，然而，上述回刻工藝易導致部分柵極材料殘留，從而導致柵極和發射極短接，使得IGBT失效。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種溝槽型IGBT及其制備方法，以解決現有技術中制備溝槽型IGBT的工藝易導致柵極和發射極短接而使得IGBT失效的問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種溝槽型IGBT的制備方法，包括以下步驟：S1，提供具有發射區的基體，形成貫穿基體的第一表面和發射區的溝槽；S2，形成覆蓋溝槽和第一表面的第一柵氧層，并形成覆蓋第一柵氧層的柵極層，柵極層中的部分填充于溝槽中；S3，在溝槽之間的基體中形成貫穿柵極層和第一柵氧層并延伸至發射區內的接觸孔，在接觸孔的部分表面形成第二柵氧層，并在接觸孔中形成發射極，第二柵氧層隔離發射極和柵極層。

進一步地，步驟S3包括：形成覆蓋柵極層的層間介質層；形成從層間介質層的表面貫穿至發射區內的接觸孔，在接觸孔底部填充第一發射極材料，第一發射極材料的上表面低于位于第一表面上的第一柵氧層的下表面；形成覆蓋接觸孔的裸露表面的第二柵氧層；在接觸孔中除第二柵氧層之外的區域填充第二發射極材料，第二發射極材料與第一發射極材料接觸構成發射極。

進一步地，形成接觸孔的步驟包括：一次刻蝕形成貫穿層間介質層的第一通孔；沿至少部分第一通孔進行二次刻蝕，以形成貫穿至發射區內的第二通孔，第二通孔與第一通孔連通構成接觸孔。

進一步地，形成覆蓋接觸孔的裸露表面的第二柵氧層的步驟包括：在層間介質層上沉積氧化層材料，以使部分氧化層材料填充于接觸孔中，并去除位于接觸孔之外的氧化層材料，得到位于接觸孔中的氧化層；在氧化層中形成貫穿至第一發射極材料的第三通孔，剩余的氧化層構成第二柵氧層。

進一步地，在柵極層上沉積介質層材料并進行熱回流處理，以得到層間介質層。

進一步地，介質層材料包括非摻雜硅玻璃和硼磷硅玻璃。

進一步地，在形成發射極的步驟之后，步驟S3還包括以下步驟：在層間介質層上形成發射極引出層，以使發射極引出層與發射極接觸。