一種溝槽igbt器件的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種溝槽IGBT器件結構及制造方法，屬于半導體及制造技術領域。
【背景技術】
[0002]作為新型電力半導體器件的主要代表，IGBT被廣泛用于工業、信息、新能源、醫學、交通、軍事和航空領域。目前，市場上的IGBT器件的耐壓高達6500V，單管芯電流高達200A，頻率達到300KHz。在高頻大功率領域，目前還沒有任何一個其它器件可以代替它。隨著半導體材料和加工工藝的不斷進步，采用溝槽技術的IGBT器件已成為主流產品。同時對溝槽IGBT器件電學性能的要求也越來越高。
[0003]為了降低器件導通損耗，需要優化器件結構，比如增強溝道區下方的N型擴散區參雜濃度(這一濃度增強的區域通常命名為電荷貯存層)來實現。現在通常采用離子注入和擴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，并且對形成的電荷貯存層的深度和最高摻雜濃度造成限制。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種在現有技術基礎上進行改進的，方法簡單、可靠，通過外延的方法形成電荷貯存和溝道層的器件結構，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；同時減少由于離子注入和擴散過程中差異造成的器件性能不穩定性的溝槽IGBT器件的制造方法。
[0005]本發明的目的是通過如下技術方案來完成的，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熔片上生長N型外延形成電荷貯存層，在上面生長P型外延形成溝道區；光刻溝槽圖形，干法刻蝕硅襯底，生長柵極氧化層，淀積原位參雜的多晶硅材料填充溝槽；然后光刻柵極圖形，刻蝕多晶硅形成頂層M0S結構的柵極；光刻N型源區注入N型雜質；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阱區和N型源區硅表面；注入P型雜質并激活，確保P阱區與頂層金屬的歐姆接觸。
[0006]作為優選:本發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構的制作；
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，通過低溫退火或者激光退火形成IGBT集電區或者帶有場終止層次的FS-1GBT，然后通過濺射或者蒸發的方法淀積背面金屬完成整個IGBT器件的制作過程。
[0007]本發明具有方法簡單、可靠，通過外延的方法形成電荷貯存和溝道層的器件結構，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；同時減少由于離子注入和擴散過程中差異造成的器件性能不穩定性等特點。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明所述溝槽IGBT器件的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0009]下面將結合附圖及實施例本發明作詳細的介紹:結合圖1所示，本發明所述的一種溝槽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，無需增加工藝難度。
[0010]首先:在選定的N型外延硅襯底或者區熔片上生長N型外延形成電荷貯存層，在上面生長P型外延形成溝道區；光刻溝槽圖形，干法刻蝕硅襯底，生長柵極氧化層，淀積原位參雜的多晶硅材料填充溝槽；然后光刻柵極圖形，刻蝕多晶硅形成頂層M0S結構的柵極；光刻N型源區注入N型雜質；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(溝道區)和N型源區硅表面；注入P型雜質并激活，確保P阱區與頂層金屬的歐姆接觸。
[0011]本發明還通過: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構的制作；
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，通過低溫退火或者激光退火形成IGBT集電區或者帶有場終止層次的FS-1GBT，然后通過濺射或者蒸發的方法淀積背面金屬完成整個IGBT器件的制作過程。
【主權項】
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熔片上生長N型外延形成電荷貯存層，在上面生長P型外延形成溝道區；光刻溝槽圖形，干法刻蝕硅襯底，生長柵極氧化層，淀積原位參雜的多晶硅材料填充溝槽；然后光刻柵極圖形，刻蝕多晶硅形成頂層MOS結構的柵極；光刻N型源區注入N型雜質；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阱區和N型源區硅表面；注入P型雜質并激活，確保P阱區與頂層金屬的歐姆接觸。2.根據權利要求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構的制作； 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，通過低溫退火或者激光退火形成IGBT集電區或者帶有場終止層次的FS-1GBT，然后通過濺射或者蒸發的方法淀積背面金屬完成整個IGBT器件的制作過程。
【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熔片上生長N型外延形成電荷貯存層，在上面生長P型外延形成溝道區；光刻溝槽圖形，干法刻蝕硅襯底，生長柵極氧化層，淀積原位參雜的多晶硅材料填充溝槽；然后光刻柵極圖形，刻蝕多晶硅形成頂層MOS結構的柵極；光刻N型源區注入N型雜質；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阱區和N型源區硅表面；注入P型雜質并激活，確保P阱區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構的制作；有效增強溝槽IGBT電學性能。
【IPC分類】H01L21/331, H01L21/20
【公開號】CN105280493
【申請號】CN201510739999
【發明人】湯藝, 永福, 王良元, 徐泓
【申請人】上海道之科技有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月4日