一種溝槽igbt器件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種溝槽IGBT器件結(jié)構(gòu)及制造方法，屬于半導(dǎo)體及制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]作為新型電力半導(dǎo)體器件的主要代表，IGBT被廣泛用于工業(yè)、信息、新能源、醫(yī)學(xué)、交通、軍事和航空領(lǐng)域。目前，市場(chǎng)上的IGBT器件的耐壓高達(dá)6500V，單管芯電流高達(dá)200A，頻率達(dá)到300KHz。在高頻大功率領(lǐng)域，目前還沒(méi)有任何一個(gè)其它器件可以代替它。隨著半導(dǎo)體材料和加工工藝的不斷進(jìn)步，采用溝槽技術(shù)的IGBT器件已成為主流產(chǎn)品。同時(shí)對(duì)溝槽IGBT器件電學(xué)性能的要求也越來(lái)越高。
[0003]為了降低器件導(dǎo)通損耗，需要優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)，比如增強(qiáng)溝道區(qū)下方的N型擴(kuò)散區(qū)參雜濃度(這一濃度增強(qiáng)的區(qū)域通常命名為電荷貯存層)來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在通常采用離子注入和擴(kuò)散方法形成電荷貯存層，這種方法形成的電荷貯存層容易受P阱的影響，因而工藝控制難度較大，并且對(duì)形成的電荷貯存層的深度和最高摻雜濃度造成限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，方法簡(jiǎn)單、可靠，通過(guò)外延的方法形成電荷貯存和溝道層的器件結(jié)構(gòu)，可以精確定義電荷貯存層厚度和摻雜濃度，并且不受P阱的影響；同時(shí)減少由于離子注入和擴(kuò)散過(guò)程中差異造成的器件性能不穩(wěn)定性的溝槽IGBT器件的制造方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，一種溝槽IGBT器件的制造方法，該制造方法是在選定的N型外延硅襯底或者區(qū)熔片上生長(zhǎng)N型外延形成電荷貯存層，在上面生長(zhǎng)P型外延形成溝道區(qū)；光刻溝槽圖形，干法刻蝕硅襯底，生長(zhǎng)柵極氧化層，淀積原位參雜的多晶硅材料填充溝槽；然后光刻?hào)艠O圖形，刻蝕多晶硅形成頂層M0S結(jié)構(gòu)的柵極；光刻N(yùn)型源區(qū)注入N型雜質(zhì)；然后淀積氧化層或者氮化硅等絕緣材料并退火致密，光刻接觸孔，刻蝕絕緣層裸露出之前形成的所有元胞的P阱區(qū)和N型源區(qū)硅表面；注入P型雜質(zhì)并激活，確保P阱區(qū)與頂層金屬的歐姆接觸。
[0006]作為優(yōu)選:本發(fā)明采取濺射頂層金屬，光刻刻蝕頂層金屬，淀積鈍化層，光刻刻蝕鈍化層，最后合金完成頂層結(jié)構(gòu)的制作；
將硅片背面減薄到特定的厚度，并在該硅片背面注入P型或者注入N型以及P型雜質(zhì)，通過(guò)低溫退火或者激光退火形成IGBT集電區(qū)或者帶有場(chǎng)終止層次的FS-1GBT，然后通過(guò)濺射或者蒸發(fā)的方法淀積背面金屬完成整個(gè)IGBT器件的制作過(guò)程。
[0007]本發(fā)明具有方法簡(jiǎn)單、可靠，通過(guò)外延的方法形成電荷貯存和溝道層的器件結(jié)構(gòu)，可以精確定義電荷貯存層厚度和摻雜濃度，并且不受P阱的影響；同時(shí)減少由于離子注入和擴(kuò)散過(guò)程中差異造成的器件性能不穩(wěn)定性等特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明所述溝槽IGBT器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例本發(fā)明作詳細(xì)的介紹:結(jié)合圖1所示，本發(fā)明所述的一種溝槽IGBT器件的制造方法，該制造方法與其它溝槽IGBT器件完全兼容，無(wú)需增加工藝難度。
[0010]首先:在選定的N型外延硅襯底或者區(qū)熔片上生長(zhǎng)N型外延形成電荷貯存層，在上面生長(zhǎng)P型外延形成溝道區(qū)；光刻溝槽圖形，干法刻蝕硅襯底，生長(zhǎng)柵極氧化層，淀積原位參雜的多晶硅材料填充溝槽；然后光刻?hào)艠O圖形，刻蝕多晶硅形成頂層M0S結(jié)構(gòu)的柵極；光刻N(yùn)型源區(qū)注入N型雜質(zhì)；然后淀積氧化層或者氮化硅等絕緣材料并退火致密，光刻接觸孔，刻蝕絕緣層裸露出之前形成的所有元胞的P阱區(qū)(溝道區(qū))和N型源區(qū)硅表面；注入P型雜質(zhì)并激活，確保P阱區(qū)與頂層金屬的歐姆接觸。
[0011]本發(fā)明還通過(guò):濺射頂層金屬，光刻刻蝕頂層金屬，淀積鈍化層，光刻刻蝕鈍化層，最后合金完成頂層結(jié)構(gòu)的制作；
將硅片背面減薄到特定的厚度，并在該硅片背面注入P型或者注入N型以及P型雜質(zhì)，通過(guò)低溫退火或者激光退火形成IGBT集電區(qū)或者帶有場(chǎng)終止層次的FS-1GBT，然后通過(guò)濺射或者蒸發(fā)的方法淀積背面金屬完成整個(gè)IGBT器件的制作過(guò)程。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種溝槽IGBT器件的制造方法，其特征在于:該制造方法是在選定的N型外延娃襯底或者區(qū)熔片上生長(zhǎng)N型外延形成電荷貯存層，在上面生長(zhǎng)P型外延形成溝道區(qū)；光刻溝槽圖形，干法刻蝕硅襯底，生長(zhǎng)柵極氧化層，淀積原位參雜的多晶硅材料填充溝槽；然后光刻?hào)艠O圖形，刻蝕多晶硅形成頂層MOS結(jié)構(gòu)的柵極；光刻N(yùn)型源區(qū)注入N型雜質(zhì)；然后淀積氧化層或者氮化硅等絕緣材料并退火致密，光刻接觸孔，刻蝕絕緣層裸露出之前形成的所有元胞的P阱區(qū)和N型源區(qū)硅表面；注入P型雜質(zhì)并激活，確保P阱區(qū)與頂層金屬的歐姆接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述溝槽IGBT器件的制造方法，其特征在于:濺射頂層金屬，光刻刻蝕頂層金屬，淀積鈍化層，光刻刻蝕鈍化層，最后合金完成頂層結(jié)構(gòu)的制作； 將硅片背面減薄到特定的厚度，并在該硅片背面注入P型或者注入N型以及P型雜質(zhì)，通過(guò)低溫退火或者激光退火形成IGBT集電區(qū)或者帶有場(chǎng)終止層次的FS-1GBT，然后通過(guò)濺射或者蒸發(fā)的方法淀積背面金屬完成整個(gè)IGBT器件的制作過(guò)程。
【專利摘要】一種溝槽IGBT器件的制造方法，該制造方法是在選定的N型外延硅襯底或者區(qū)熔片上生長(zhǎng)N型外延形成電荷貯存層，在上面生長(zhǎng)P型外延形成溝道區(qū)；光刻溝槽圖形，干法刻蝕硅襯底，生長(zhǎng)柵極氧化層，淀積原位參雜的多晶硅材料填充溝槽；然后光刻?hào)艠O圖形，刻蝕多晶硅形成頂層MOS結(jié)構(gòu)的柵極；光刻N(yùn)型源區(qū)注入N型雜質(zhì)；然后淀積氧化層或者氮化硅等絕緣材料并退火致密，光刻接觸孔，刻蝕絕緣層裸露出之前形成的所有元胞的P阱區(qū)和N型源區(qū)硅表面；注入P型雜質(zhì)并激活，確保P阱區(qū)與頂層金屬的歐姆接觸；采取濺射頂層金屬，光刻刻蝕頂層金屬，淀積鈍化層，光刻刻蝕鈍化層，最后合金完成頂層結(jié)構(gòu)的制作；有效增強(qiáng)溝槽IGBT電學(xué)性能。
【IPC分類】H01L21/331, H01L21/20
【公開(kāi)號(hào)】CN105280493
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510739999
【發(fā)明人】湯藝, 永福, 王良元, 徐泓
【申請(qǐng)人】上海道之科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年11月4日