[發(fā)明專利]具有溝槽柵的IGBT器件的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010594542.1
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111785627B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘嘉;楊繼業(yè);陳沖
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/28
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 羅雅文

本申請公開了一種具有溝槽柵的IGBT器件的制造方法，涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域。該方法包括在襯底上形成溝槽；形成氧化層，所述氧化層覆蓋所述溝槽的底部和側(cè)壁；利用多晶硅分兩次填充所述溝槽，填充后的溝槽上層位置中間形成預(yù)定寬度的間隙；所述預(yù)定寬度等于經(jīng)過氧化工藝處理后溝槽內(nèi)多晶硅氧化增加的厚度；形成IGBT器件的基極區(qū)、源區(qū)和集電區(qū)；解決了現(xiàn)有的IGBT的溝槽柵頂部容易出現(xiàn)空洞、縫隙等現(xiàn)象，影響IGBT器件的閾值電壓穩(wěn)定性的問題；達(dá)到了避免溝槽柵頂部對溝道的擠壓，實現(xiàn)短溝道IGBT的量產(chǎn)，提升IGBT器件性能的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體涉及一種具有溝槽柵的IGBT器件的制造方法。

背景技術(shù)

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極晶體管)是電力電子產(chǎn)品中的核心器件，近年來得到廣泛推廣，應(yīng)用產(chǎn)品從白色家電、工業(yè)變頻、焊機(jī)等傳統(tǒng)電力電子器件產(chǎn)品向新能源汽車、新能源設(shè)備等高端店里電子器件產(chǎn)品轉(zhuǎn)變。

溝槽型IGBT將柵極以溝槽的形式垂直挖在硅片內(nèi)部，可以降低IGBT的導(dǎo)通電阻，減小每個晶胞單元的面積，增大電流密度。對于溝槽型IGBT器件而言，襯底內(nèi)的溝槽刻蝕和多晶硅填充是制作工藝中的重中之重，關(guān)系到整個器件的性能。

在填充多晶硅的工藝中，多晶硅填充后，溝槽頂部形貌可能會出現(xiàn)諸如縫隙、裂紋等不合理現(xiàn)象，極易在后續(xù)氧化工藝中對溝道產(chǎn)生影響，造成閾值電壓的不穩(wěn)定。另外，在IGBT器件密度的提升中，會通過進(jìn)一步降低飽和電壓來減少器件的損耗，由于飽和電壓與溝道長度成正比，因此，短溝道長度是降低飽和電壓的一種重要方法，但是這樣多晶硅填充后，可能會加重對溝槽溝道的擠壓。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決相關(guān)技術(shù)中的問題，本申請?zhí)峁┝艘环N具有溝槽柵的IGBT器件的制造方法。該技術(shù)方案如下：

一方面，本申請實施例提供了一種具有溝槽柵的IGBT器件的制造方法，該方法包括：

在襯底上形成溝槽；

形成氧化層，氧化層覆蓋溝槽的底部和側(cè)壁；

利用多晶硅分兩次填充溝槽，填充后的溝槽上層位置中間形成預(yù)定寬度的間隙；預(yù)定寬度等于經(jīng)過氧化工藝處理后溝槽內(nèi)多晶硅氧化增加的厚度；

形成IGBT器件的基極區(qū)、源區(qū)和集電區(qū)。

可選的，利用多晶硅分兩次填充溝槽，填充后的溝槽上層位置中間形成預(yù)定寬度的間隙，包括：

進(jìn)行第一次多晶硅填充，第一次填充的多晶硅厚度小于溝槽的深度；

刻蝕去除溝槽內(nèi)預(yù)定深度以上位置的多晶硅；

進(jìn)行第二次多晶硅填充，溝槽內(nèi)第二次填充的多晶硅中間形成預(yù)定寬度的間隙；

去除襯底表面的多晶硅。

可選的，刻蝕去除溝槽內(nèi)預(yù)定深度以上位置的多晶硅，包括：

根據(jù)具有缺陷的溝槽柵中的缺陷深度確定預(yù)定深度，預(yù)定深度大于或等于缺陷深度；

刻蝕去除溝槽內(nèi)預(yù)定深度以上位置的多晶硅。

可選的，在襯底上形成溝槽，包括：

通過光刻和刻蝕工藝在襯底上形成溝槽。

可選的，溝槽上層位置中間的間隙被氧化物填充。

可選的，形成IGBT器件的基極區(qū)、源區(qū)和集電區(qū)，包括：

在溝槽兩側(cè)形成基極區(qū)，基極區(qū)位于襯底中的漂移區(qū)內(nèi)；

在基極區(qū)內(nèi)形成源區(qū)；

在襯底的背面形成集電區(qū)。