溝槽型絕緣柵雙極晶體管的溝槽柵結構及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種溝槽型絕緣柵雙極晶體管的溝槽柵結構及其制備方法，屬于半導體器件技術領域。
【背景技術】
[0002]絕緣柵雙極晶體管(IGBT)由于雙極型三極管和絕緣柵型場效應管和成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，具有絕緣柵型場效應管的高輸入阻抗及雙極型三極管的低導通壓降、以及驅動電路簡單、沒有二次擊穿、安全工作區寬等優點。溝槽型絕緣柵雙極晶體管(trench IGBT)相較于平面柵結構，改善了器件的導通特性和電流密度。在平面柵結構中，電流流向與表面平行的溝道時，柵極下面由P阱圍起來的場效應管(JFET)是電流的必經之路，它成為電流通道上的一個串聯電阻。在溝槽柵結構中，電流從基區直接流進垂直溝道而進入源區，剔除了 JFET串聯電阻的影響。因此溝槽型絕緣柵雙極晶體管在應用的所占比例不斷攀升，其工藝技術和參數仍在不斷的改進和提高，應用到了電力電子的各個方面，并且有著更廣闊的前景。
[0003]常規溝槽型絕緣柵雙極晶體管溝槽柵結構，其溝槽的柵引線需要通過周邊一圈多晶硅引線引出至柵極，而周邊一圈多晶硅引線一般有兩種做法，一種做法是在硅平面上走線，這種做法一般不需要特別考慮工藝對引線寬度的限制，但必需通過多晶硅光刻工藝刻出多晶硅引線孔。另一種做法是埋在溝槽內走線，由于柵極引線孔必須落在溝槽區內，才能保證足夠的工藝余量，因此引線溝槽一般會大于器件區溝槽，考慮到工藝可靠性，大多數做法是柵引線埋在引線溝槽內，但用柵級引線孔引出至金屬的多晶硅部分，一般還是在硅片平面上，因此仍然需要采用多晶硅光刻工藝。因此現有的兩種工藝考慮到版圖設計的可變動性及工藝的可靠性，均需要進行多晶硅光刻工藝。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種能簡化制作工藝，降低制作成本的溝槽型絕緣柵雙極晶體管的溝槽柵結構。
[0005]本發明為達到上述目的的技術方案是:一種溝槽型絕緣柵雙極晶體管的溝槽柵結構的制備方法，其特征在于:按以下步驟進行，
[0006]⑴、場限環制作:對硅片正面進行離子注入和推進，完成場限環；
[0007]⑵、氧化、光刻有源區:對硅片正面進行氧化處理，并形成場氧化層，且場氧化層的厚度控制在I?3um之間，在硅片正面涂覆光刻膠，進行曝光、顯影、刻蝕，形成有源區窗Π ；
[0008]⑶、淀積阻擋氧化層，在硅片正面淀積阻擋氧化層，阻擋氧化層的厚度控制在100 ?100nm ；
[0009]⑷、刻蝕阻擋氧化層:在阻擋氧化層上涂覆光刻膠，顯影后留下阻擋氧化層形成引線溝槽凸臺部分的光刻膠，刻蝕干凈光刻膠以外的阻擋氧化層；
[0010](5)、刻蝕溝槽區:去除阻擋氧化層剩下的光刻膠，刻蝕溝槽區內的硅片和場氧化層，并在場氧化層上形成引線溝槽，阻擋氧化層形成引線溝槽的凸臺，引線溝槽的凸臺高度hi在100?100nm之間,場氧化層的厚度h2大于50nm,娃片上的溝槽深度h3在I?10 μ m之間；
[0011](6)、柵氧化、淀積多晶硅:在硅片正面進行氧化并形成柵氧化層，再在柵氧化層上淀積多晶娃層；
[0012](7)、刻蝕多晶硅:刻蝕多晶硅層，使多晶硅柵引線區域的多晶硅平面低于溝槽凸臺平面，并形成多晶硅柵引線；
[0013](8)、硼磷硅玻璃淀積:在硅片正面用化學汽相沉積硼磷硅玻璃層；
[0014](9)、光刻、刻蝕柵極引線槽:在硅片正面光刻、刻蝕形成柵極引線孔和發射極引線孔；
[0015](1Φ、金屬層淀積及鈍化層淀積和光刻:對硅片正面濺射或蒸發金屬層，在柵極引線孔和發射極引線孔內分別形成柵孔引線和發射極引線，通過光刻金屬層形成柵極金屬和發射極金屬。
[0016]本發明的溝槽型絕緣柵雙極晶體管的溝槽柵結構，其特征在于:所述溝槽柵的柵孔引線頂部與柵極金屬相接、底部與阻擋氧化層和多晶硅柵引線相連，所述的多晶硅柵引線設置在由阻擋氧化層和場氧化層形成的引線溝槽內，多晶硅柵引線設置在硅片溝槽內的多晶硅層的外周，阻擋氧化層位于場氧化層的上部并形成引線溝槽的凸臺。
[0017]本發明將多晶硅柵引線設置在由阻擋氧化層和場氧化層形成的引線溝槽，可以實現將器件區溝槽延伸至場氧化層的引線溝槽，并使周邊的多晶硅柵引線能埋在由阻擋氧化層和場氧化層形成的引線溝槽內，在不增加其他工藝成本的基礎上，不需要使用多晶硅光刻版工藝，同樣可以實現多晶硅走線，而位于引線溝槽內的多晶硅引線只需要柵極引線孔落在上面即可，對柵極引線孔的寬度設計沒有特殊要求，使工藝難度大大減小，也降低了制作成本。本發明將多晶硅柵引線設置在引線溝槽內走線，柵極引線孔的寬度只需遵循工藝平臺設計規則，均能使柵極引線孔位置連接到引線溝槽處，保證多晶硅引出即可，即使柵極引線孔的寬度超過阻擋氧化層的引線槽的槽寬，由于引線槽的周邊都氧化層，因此不用出現短路等問題。
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖對本發明的實施例作進一步的詳細描述。
[0019]圖1至圖8是本發明溝槽型絕緣柵雙極晶體管的溝槽柵結構制作工藝流程實施例示意圖。
[0020]圖9是制作本發明溝槽型絕緣柵雙極晶體管的溝槽柵結構的光刻版圖。
[0021]其中:1 一娃片，2—場氧化層，3 —阻擋氧化層，4一柵氧化層，5—多晶娃層，5_1—多晶硅柵引線，6—硼磷硅玻璃層，7—柵極金屬，8—柵孔引線，9一光刻版圖的柵孔引線，10—光刻版圖的有源區，11 一光刻版圖的發射極引線，12—光刻版圖的溝槽區。
【具體實施方式】
[0022]本發明的溝槽型絕緣柵雙極晶體管的溝槽柵結構的制備方法，按以下步驟進行，
[0023]⑴、場限環制作:對硅片I正面進行離子注入和推進，完成場限環。
[0024]⑵、氧化、光刻有源區:對硅片I正面進行氧化處理，并形成場氧化層2，見圖1所示，場氧化層2的厚度控制在I?3um之間，見圖2所示，在硅片I正面涂覆光刻膠，進行曝光、顯影、刻蝕，形成有源區窗口，可利用有源區光刻版進行光刻，刻蝕有源區內的場氧化層2。
[0025]⑶、淀積阻擋氧化層，在硅片I正面淀積阻擋氧化層3，見圖3所示，阻擋氧化層3的厚度控制在100?100nm,如該阻擋氧化層3的厚度控制在500nm或800nm等,通過阻擋氧化層3作為硅片刻蝕時的阻擋層，保證覆蓋此阻擋氧化層3的區域內的硅片I和場氧化層2都不會刻蝕。
[0026]⑷、刻