[發明專利]一種超結RB-IGBT器件結構及其制造方法

在審

• 申請號: 202111098226.6
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113725282A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 吳玉舟;劉鐵川;李欣;李菲;禹久贏
• 申請（專利權）人: 上海超致半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/08;H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312
• 代理人: 梁劍

1.一種超結RB-IGBT器件結構，其特征在于，包括：

金屬化集電極層(1)；

P型集電區(2)，所述P型集電區(2)位于所述金屬化集電極層(1)的上方；

第一N型外延層(3)，所述第一N型外延層(3)位于P型集電區(2)的上方；

第二N型外延層(4)，所述第二N型外延層(4)位于第一N型外延層(3)的上方；

所述第一N型外延層(3)中通過高能離子注入形成有P型埋層(102)，且第一N型外延層(3)中與P型埋層(102)間隔設置有P柱(101)，所述P柱(101)通過深槽刻蝕和回填工藝形成。

2.如權利要求1所述的一種超結RB-IGBT器件結構，其特征在于，所述第二N型外延層(4)中通過反應離子刻蝕形成有槽柵(5)，所述槽柵(5)的表面熱生長形成有柵氧化層(6)，槽柵(5)內淀積有重摻雜多晶硅(7)。

3.如權利要求1所述的一種超結RB-IGBT器件結構，其特征在于，位于所述第二N型外延層(4)的上方通過自對準工藝離子注入退火形成有P型體區(8)。

4.如權利要求2所述的一種超結RB-IGBT器件結構，其特征在于，所述槽柵(5)遠離第一N型外延層(3)的一端兩側設置有重摻雜N型發射區(9)，且所述第二N型外延層(4)的上方淀積有硼磷硅玻璃(10)，所述硼磷硅玻璃(10)的上方設置有上表面金屬化發射極(11)。

5.如權利要求1所述的一種超結RB-IGBT器件結構，其特征在于，所述P型埋層(102)的厚度與摻雜濃度根據器件進行調整，且P型埋層(102)相對于P型集電區(2)的位置根據器件結構進行調整，P型埋層(102)的寬度由第一N型外延層(3)中的P柱(101)決定。

6.如權利要求5所述的一種超結RB-IGBT器件結構，其特征在于，當器件架構為NPT結構，P型埋層(102)進行浮空設置，且P型埋層(102)與P型集電區(2)相連；

當器件架構為FS結構，P型埋層(102)為浮空設置且位于FS層上方。

7.如權利要求3所述的一種超結RB-IGBT器件結構及其制造方法，其特征在于，所述第一N型外延層(3)中的P柱(101)與第二N型外延層(4)中的P型體區(8)不相連。

8.如權利要求1所述的一種超結RB-IGBT器件結構的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、通過晶片采用外延片形成P型集電區(2)與第一N型外延層(3)；

S2、通過反應離子刻蝕工藝在第一N型外延層(3)中形成深槽；

S3、利用硬掩模作為阻擋層，采用高能離子注入在第一N型外延層(3)中形成P型摻雜層；

S4、采用回填工藝在第一N型外延層(3)中形成超結結構P柱(101)；

S5、通過外延形成第二N型外延層(4)，且第二N型外延層(4)的電阻率大于第一N型外延層(3)；

S6、在第二N型外延層(4)中通過反應離子刻蝕形成槽柵(5)；

S7、在槽柵(5)的表面通過干法氧化方式熱生長柵氧化層(6)；

S8、在槽柵(5)內淀積重摻雜多晶硅(7)并反刻形成柵極；

S9、在第二N型外延層(4)的上方通過自對準工藝和離子注入及高溫推阱形成P型體區(8)，同時P型摻雜層產生擴散最終形成P型埋層(102)；

S10、在P型體區(8)通過光刻注入形成發射區(9)；

S11、位于槽柵(5)上方淀積硼磷硅玻璃(10)，高溫回流，進行接觸孔光刻，并刻蝕3000-5000A厚度的硅，并淀積上表面金屬形成發射極(11)；

S12、將晶片翻轉后進行減薄，并淀積金屬層形成集電極(1)。