專利名稱：一種溝槽絕緣柵雙極型晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的器件結(jié)構(gòu)及制作方法。特別涉及一種具有改進(jìn)的發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸特性和金屬布線的溝槽IGBT的器件結(jié)構(gòu)及制作方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體功率器件作為應(yīng)用廣泛的電力電子器件，被用于如混合、電力或者燃料電池機(jī)車等電力電子系統(tǒng)中。近些年來(lái)，市場(chǎng)對(duì)高性能的半導(dǎo)體功率器件的需求日漸增多，特別是對(duì)如IGBT等高壓半導(dǎo)體功率器件的需求尤為突出。但是，如IGBT等這類傳統(tǒng)的高壓半導(dǎo)體功率器件目前仍然面臨著由于集電極-發(fā)射極間的飽和電壓的增加而引起的技術(shù)困難。特別是當(dāng)IGBT的制造越來(lái)越小型化而使半導(dǎo)體功率器件的單元密度越來(lái)越大的時(shí)候，上述集電極-發(fā)射極間飽和電壓增加而引起的困難就更加明顯。在美國(guó)專利號(hào)6，894，347中，Hattori等人揭示了如圖IA所示的IGBT半導(dǎo)體功率器件。該IGBT器件包括在P+集電層40的上表面依次形成的一個(gè)N+緩沖層41、一個(gè)N-高阻抗的基層42、一個(gè)P+重?fù)诫s的基區(qū)51和一個(gè)P型的基區(qū)43。此外，一個(gè)η+發(fā)射區(qū)44選擇性地形成于所述P-基區(qū)上表面的某個(gè)區(qū)域。該IGBT器件還包括溝槽45，該溝槽從所述發(fā)射區(qū)44的上表面，穿過(guò)所述發(fā)射區(qū)44、所述P型基區(qū)43和所述P+基區(qū)51，向下延伸入所述N-基層42。所述溝槽45的內(nèi)表面形成柵絕緣層46，并在該柵絕緣層46上形成柵電極47(溝槽柵電極)。該IGBT功率器件中發(fā)射區(qū)44，從俯視圖觀察為很多例如帶狀結(jié)構(gòu)， 并且所述溝槽45形成于每?jī)蓚€(gè)相鄰的發(fā)射區(qū)44之間。發(fā)射極電極48由金屬鋁線構(gòu)成，覆蓋所述發(fā)射區(qū)44和所述P型基區(qū)43。該發(fā)射極電極48 —方面與所述柵電極47之間電學(xué)絕緣，另一方面在所述發(fā)射區(qū)44和所述P型基區(qū)43之間形成短路。該IGBT器件還包括絕緣層49，該絕緣層形成于所述P型基區(qū)43和所述溝槽柵電極47之上。所述發(fā)射極電極48 通過(guò)位于所述絕緣層49中的發(fā)射極-基極的接觸孔與所述發(fā)射區(qū)44和所述P型基區(qū)43相連。該IGBT器件還包括集電極50，該集電極形成于所述P+集電區(qū)40的下表面。溝槽52 形成于相鄰的兩個(gè)所述溝槽45之間，且穿過(guò)所述P型基區(qū)43向下延伸入所述P+基區(qū)51， 該溝槽52內(nèi)部填充以發(fā)射極電極48。如圖IA所示的現(xiàn)有技術(shù)揭示的IGBT器件增強(qiáng)了在低開(kāi)態(tài)電壓下抗短路的能力。 然而，該IGBT器件的缺點(diǎn)在于所述P+基區(qū)51與溝道區(qū)之間形成接觸，這會(huì)引起柵極_發(fā)射極閾值電壓增高從而反過(guò)來(lái)使集電極_發(fā)射極飽和電壓增加。在美國(guó)專利號(hào)6，437，399中，Huang等人揭示了如圖IB所示的溝槽IGBT半導(dǎo)體功率器件。該溝槽IGBT器件包括溝槽柵26和延伸入接觸溝槽的發(fā)射極金屬36，所述接觸溝槽穿過(guò)BPSG (硼磷硅玻璃)層30和P型基區(qū)14并向下延伸入P+基區(qū)35。其中所述P+基區(qū)35形成于在P型襯底上表面的N-緩沖層10的內(nèi)部。Huang等人揭示的該溝槽IGBT器件也存在著自身的不足，由于所述P+基區(qū)35的深度大于所述P型基區(qū)14的深度，引起相鄰的兩個(gè)所述接觸溝槽之間具有較高的JFET電阻，而JFET電阻的增高會(huì)引起集電極-發(fā)射極間飽和電壓的增高。
因此，在功率半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)和制作中領(lǐng)域中，提出新的半導(dǎo)體功率器件的制作方法和器件結(jié)構(gòu)來(lái)解決上述的問(wèn)題和局限是非常必要的
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的一些缺點(diǎn)，提供了一種改進(jìn)的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)功率器件，在不增加?xùn)艠O-發(fā)射極閾值電壓的同時(shí)增強(qiáng)對(duì)閂鎖現(xiàn)象的抵抗能力。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種溝槽絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，包括(a)第一導(dǎo)電類型的外延層，該外延層包括第一導(dǎo)電類型的第一外延層和第一導(dǎo)電類型的第二外延層，所述第一外延層位于所述第二外延層的上方，且所述第一外延層的多數(shù)載流子濃度低于所述第二外延層；(b)第二導(dǎo)電類型的集電層，位于所述外延層的下方；(C)多個(gè)溝槽柵，該溝槽柵同時(shí)被第一導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)和第二導(dǎo)電類型的基區(qū)包圍，并向下延伸入所述外延層中，其中所述基區(qū)位于所述外延層的上方，所述發(fā)射區(qū)位于所述基區(qū)的上方；(d)第一絕緣層，該絕緣層覆蓋所述溝槽柵和所述發(fā)射區(qū)的上表面；(e)發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽，位于兩個(gè)相鄰的所述溝槽柵之間，并且穿過(guò)所述第一絕緣層和所述發(fā)射區(qū)，向下延伸入所述基區(qū)，且所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽內(nèi)部填充金屬
插塞；(f)第二導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)，位于所述基區(qū)內(nèi)，且至少包圍所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的底部，該發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)內(nèi)多數(shù)載流子的濃度高于所述基區(qū)，且所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸摻雜區(qū)與所述溝槽柵附近的溝道區(qū)保持一預(yù)定距離。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了另一種溝槽絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)功率器件， 包括(a)第一導(dǎo)電類型的襯底；(b)第二導(dǎo)電類型的集電層，位于所述襯底的下方；(c)多個(gè)溝槽柵，該溝槽柵同時(shí)被第一導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)和第二導(dǎo)電類型的基區(qū)包圍，并向下延伸入所述襯底中，其中所述基區(qū)位于所述襯底的上方，所述發(fā)射區(qū)位于所述基區(qū)的上方；(d)第一絕緣層，該絕緣層覆蓋所述溝槽柵和所述發(fā)射區(qū)的上表面；(e)發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽，位于兩個(gè)相鄰的所述溝槽柵之間，并且穿過(guò)所述第一絕緣層和所述發(fā)射區(qū)，向下延伸入所述基區(qū)，且所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽內(nèi)部填充金屬
插塞；(f)第二導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)，位于所述基區(qū)內(nèi)，且至少包圍所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的底部，該發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)內(nèi)多數(shù)載流子的濃度高于所述基區(qū)，且所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸摻雜區(qū)與所述溝槽柵附近的溝道區(qū)保持一預(yù)定距離。在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸摻雜區(qū)的多數(shù)載流子的摻雜濃度范圍為lE18-lE20cnT3，高于所述第二導(dǎo)電類型的基區(qū)的摻雜濃度。在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸摻雜區(qū)與所述溝槽柵附近的溝道區(qū)之間的距離為0. 2μπι。
在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽還包括勢(shì)壘層，該勢(shì)壘層覆蓋所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的側(cè)壁和底面，并且靠近填充于所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽內(nèi)的 所述金屬插塞。更優(yōu)選地，所述勢(shì)壘層為Ti/TiN或Co/TiN。在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽內(nèi)的所述金屬插塞為鎢插
O在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，還包括位于所述第一絕緣層上方的金屬層，該金屬層同時(shí)填充與所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽中，形成金屬插塞。在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)電類型為N型，所述第二導(dǎo)電類型為P型。在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的各個(gè)側(cè)壁均為一條直線。 更優(yōu)選地，該側(cè)壁垂直與所述襯底的上表面。在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的各個(gè)側(cè)壁均為一條斜線。 更優(yōu)選地，該側(cè)壁與所述襯底的上表面之間呈現(xiàn)一預(yù)定角度的傾斜。在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的各個(gè)側(cè)壁的上部分均為一條直線，下部分均為一條斜線。更優(yōu)選地，其上部分垂直與所述襯底的上表面，其下部分的斜線與各個(gè)側(cè)壁的上部分相交且與所述襯底的上表面之間呈現(xiàn)一預(yù)定角度的傾斜。在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽還包括一個(gè)位于所述第一絕緣層內(nèi)的加寬的頂部開(kāi)口，該加寬的頂部開(kāi)口的寬度大于所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的側(cè)壁之間的寬度。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)在發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽下方引入發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸摻雜區(qū)來(lái)改善IGBT發(fā)射區(qū)-基區(qū)之間的接觸性能，降低基區(qū)的接觸電阻。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的側(cè)壁在發(fā)射區(qū)內(nèi)垂直于襯底的上表面，而在基區(qū)內(nèi)與所述襯底的上表面之間呈現(xiàn)一預(yù)定角度的傾斜。這種傾斜的側(cè)壁結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，在進(jìn)行零角度離子注入形成所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸摻雜區(qū)時(shí)，摻雜離子依然可以穿過(guò)所述傾斜的側(cè)壁擴(kuò)散入位于所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽底部附近的基區(qū)。所形成的發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸摻雜區(qū)不僅包圍所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的底部，而且包圍所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽位于基區(qū)的所述傾斜的側(cè)壁，因此可以顯著的降低接觸區(qū)的電阻且使得IGBT在發(fā)射極-柵極閾值電壓增加不明顯的情況下有效地增強(qiáng)對(duì)閂鎖現(xiàn)象的抵抗能力。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種制作溝槽絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)功率器件的方法，包括形成溝槽柵、發(fā)射區(qū)和基區(qū)的工序，還包括在所述基區(qū)的上表面覆蓋第一絕緣層并在該第一絕緣層上提供掩模板，隨后刻蝕形成多個(gè)發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的工序，其中，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽穿過(guò)所述第一絕緣層并延伸入所述基區(qū)；所述刻蝕發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的工序還包括用單向刻蝕的方法在所述發(fā)射區(qū)內(nèi)形成垂直的溝槽側(cè)壁的工序以及用漸變角度的刻蝕方法在所述基區(qū)內(nèi)形成傾斜的溝槽側(cè)壁的工序；其中所述傾斜的溝槽側(cè)壁與所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的底面相交。在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述方法還包括通過(guò)向所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽內(nèi)提供零度離子注入的方法，形成發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)的工序，該發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)位于所述基區(qū)內(nèi)并且包圍所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的底部。


為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如后，其中圖IA至圖IB示出了兩種現(xiàn)有技術(shù)揭示的傳統(tǒng)溝槽IGBT的剖視圖。圖2A至圖5D示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的溝槽IGBT的剖視圖。圖6示出了制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的剖視圖，其中發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的側(cè)壁上部分垂直于襯底的上表面，下部分與所述襯底的上表面之間呈現(xiàn)一預(yù)定角度的傾斜。
具體實(shí)施例方式圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的溝槽絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)器件100 的剖視圖，該溝槽IGBT器件為在P+襯底105上形成的垂直功率器件。參見(jiàn)圖2A，該溝槽 IGBT器件為穿通型(PT)器件。所述P+襯底105用作集電區(qū)，且在其下表面形成有集電極金屬101。在所述P+襯底105的上表面，依次生長(zhǎng)有N+外延層110和N-外延層115。該溝槽IGBT器件還包括溝槽柵120，該溝槽柵120內(nèi)表面襯有柵極氧化層125并填充以多晶硅。所述溝槽柵120由P型基區(qū)130包圍，且在接近P型基區(qū)130上表面的部分包含N+發(fā)射極135。絕緣層140覆蓋在所述襯底的上表面，并覆蓋與所述柵極氧化層125同時(shí)形成的絕緣層125’之上。該溝槽IGBT器件還包括發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽，該發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽穿過(guò)所述絕緣層140，襯有Ti/TiN或Co/TiN組成的勢(shì)壘層155，并在該勢(shì)壘層上填充以鎢插塞160 與所述發(fā)射區(qū)135和所述基區(qū)130形成電學(xué)接觸。每個(gè)所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽都向下延伸入所述基區(qū)130并在底部包圍有ρ+發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)165以降低接觸電阻并加強(qiáng)發(fā)射區(qū)-基區(qū)之間的電學(xué)接觸。在所述絕緣層140的頂部可以覆蓋一層由Ti或Ti/ TiN組成的降阻層145以增大發(fā)射極金屬150和發(fā)射區(qū)-基區(qū)鎢插塞160之間的接觸面積以降低接觸電阻。所述ρ+發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)165形成于所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的底部， 并與溝道區(qū)保持一預(yù)定的距離以減小基極_發(fā)射極電阻來(lái)達(dá)到降低器件對(duì)閂鎖現(xiàn)象的靈敏度的目的。基極-發(fā)射極電阻的大小與所述P+發(fā)射區(qū)-基區(qū)摻雜區(qū)165的摻雜濃度、發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽到溝槽柵120之間的距離以及所述P型基區(qū)130的摻雜濃度有關(guān)。參考圖2A-1所示的IGBT的等效電路，圖中可知，該IGBT器件包括一個(gè)MOSFET和由一個(gè)NPN 和一個(gè)PNP晶體管組成的晶閘管，電阻Rb代表基極和發(fā)射極間的電阻。若電流流過(guò)Rb并在Rb上產(chǎn)生0. 7V的電壓降，所述晶閘管被開(kāi)啟，隨之該IGBT器件喪失關(guān)斷能力，此即所謂的閂鎖現(xiàn)象。閂鎖現(xiàn)象會(huì)引起電流過(guò)大從而導(dǎo)致器件的損壞。位于所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽底部的所述P+發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)165與溝道區(qū)之間的最適宜距離約為0. 2 μ m， 其中，最適宜距離的定義為[(接觸寬度公差)2+(溝槽寬度公差)2+(接觸和溝槽間的偏差)2]的平方根值，以此可以確保在制作過(guò)程中，所述ρ+發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)165非?？拷鼫系绤^(qū)但是絕對(duì)不會(huì)接觸到溝道區(qū)進(jìn)而增強(qiáng)了抵抗閂鎖效應(yīng)的能力。根據(jù)本發(fā)明的溝槽IGBT器件不需要考慮柵極-發(fā)射極閾值電壓和抵抗閂鎖效應(yīng)之間的折中問(wèn)題。由此， 避免了因傳統(tǒng)溝槽IGBT中ρ+摻雜區(qū)接觸溝道區(qū)從而導(dǎo)致了較高的柵極-發(fā)射極閾值電壓
8的問(wèn)題。圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。圖2B中溝槽IGBT器件100-1與圖2A 所示結(jié)構(gòu)相似，其中發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽中填充以鎢插塞260且其側(cè)壁與襯底的上表面之間的夾角小于85度。這種傾斜的側(cè)壁結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了 ρ+發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸摻雜區(qū)265與鎢插塞260之間的接觸特性。所述ρ+發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)265的形成是通過(guò)向所述傾斜的側(cè)壁直接進(jìn)行離子注入的方法形成的，而非通過(guò)先向溝槽的底部進(jìn)行離子注入，而后由擴(kuò)散形成P+摻雜區(qū)的方法實(shí)現(xiàn)的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于，使得接觸溝槽260側(cè)壁周圍的摻雜離子濃度更加均勻，從而降低溝道區(qū)和發(fā)射區(qū)之間的基區(qū)電阻。并進(jìn)一步提高抵抗閂鎖效應(yīng)或短路的能力。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽中，傾斜側(cè)壁與位于所述P型基區(qū)內(nèi)的溝槽底部的之間的夾角小于85度。隨著所述P型基區(qū)與所述ρ+發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)之間接觸面積的增加，基極電阻減小，從而進(jìn)一步減低了 IGBT器件對(duì)閂鎖效應(yīng)的靈敏度。在刻蝕所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的過(guò)程中，所述傾斜的側(cè)壁可以通過(guò)調(diào)整干法刻蝕、氣體壓強(qiáng)和功率等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖2C示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。圖2C中溝槽IGBT器件100_2與圖2A 所示結(jié)構(gòu)相似，其中發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽內(nèi)包括一個(gè)多邊形的鎢插塞360，即填充在接觸溝槽內(nèi)的金屬插塞，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽側(cè)壁在N+發(fā)射區(qū)內(nèi)的部分垂直于襯底的上表面，而在P型基區(qū)內(nèi)的部分與所述襯底的上表面之間呈現(xiàn)一預(yù)定角度的傾斜，該傾斜的側(cè)壁與接觸溝槽的底部相交。根據(jù)圖2C所示，發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽在N+發(fā)射區(qū)335具有垂直的側(cè)壁，而在P型基區(qū)330內(nèi)具有傾斜的側(cè)壁，且該傾斜的側(cè)壁與襯底的上表面之間的夾角小于85度。這種傾斜的側(cè)壁結(jié)構(gòu)與ρ+發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸摻雜區(qū)365之間的接觸特性更加良好，原因在于P+摻雜區(qū)365可以通過(guò)零度離子注入的方法，將P+雜質(zhì)通過(guò)所述傾斜的側(cè)壁直接注入P型基區(qū)，從而獲得更加均勻的雜質(zhì)分布。當(dāng)P+摻雜區(qū)365通過(guò)擴(kuò)散過(guò)程形成的時(shí)候，溝槽側(cè)壁附近的一些區(qū)域中多數(shù)載流子的摻雜濃度會(huì)有所減少，而這種情況在采用上述離子注入方法時(shí)則不會(huì)發(fā)生，進(jìn)而可以得到較低的發(fā)射極接觸電阻。在進(jìn)行零度離子注入方法將P+離子注入接觸溝槽時(shí)(能量從20KeV到IOOKeV)，p+雜質(zhì)離子僅僅注入位于P型基區(qū)330內(nèi)的傾斜側(cè)壁以及溝槽底部的下方而不會(huì)通過(guò)接觸溝槽的垂直側(cè)壁注入N+發(fā)射區(qū)335中，因此這種帶有底部?jī)A斜側(cè)壁的接觸溝槽為本發(fā)明提供了優(yōu)選的結(jié)構(gòu)。 在P+離子注入中通常用到的條件包括在P型區(qū)內(nèi)發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的側(cè)壁和襯底的上表面之間的夾角小于85度、注入能量為20-100KeV、摻雜的雜質(zhì)離子類型為硼和BF2。圖2D示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。圖2C中溝槽IGBT器件100-3與圖2C 所示結(jié)構(gòu)相似，其中發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽內(nèi)包括一個(gè)多邊形的鎢插塞460，即填充在接觸溝槽內(nèi)的金屬插塞，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的側(cè)壁在N+發(fā)射區(qū)內(nèi)的部分垂直與襯底的上表面，而在P型基區(qū)內(nèi)的部分與所述襯底的上表面之間呈現(xiàn)一預(yù)定角度的傾斜，且該傾斜的側(cè)壁與接觸溝槽的底部相交。該溝槽IGBT器件與圖2C中的IGBT100-2具有相似的結(jié)構(gòu)，不同的是圖2D中的溝槽IGBT器件在發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的頂部有一個(gè)更寬的開(kāi)口， 同時(shí)位于所述襯底上表面的絕緣層由SRO層440-1及位于所述SRO上的PSG (磷硅玻璃) 或者BPSG (硼磷硅玻璃)440-2組成，且位于所述PSG或者BPSG內(nèi)的加寬的頂部開(kāi)口的寬度大于所述SRO內(nèi)的開(kāi)口寬度。因此，這種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)使得填充入所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽中的所述鎢插塞的上表面的寬度大于填充入基區(qū)部分的寬度，改善了與發(fā)射極金屬之間界面接觸特性。因?yàn)樗鲦u插塞的上表面與所述發(fā)射極金屬之間的接觸面積增大，使得接觸電阻進(jìn)一步降低。圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的溝槽絕緣柵晶體管(IGBT)器件200。 該溝槽IGBT器件為形成于P+襯底505之上的穿通型(PT)垂直功率器件。其中，所述P+襯底505用作集電極，并在其下表面淀積有集電極金屬501。N+外延層510和N-外延層515， 依次形成于所述P+襯底505的上表面。該溝槽IGBT器件還包括溝槽柵520，該溝槽柵520 內(nèi)填充以多晶硅并襯有柵極氧化層525。所述溝槽柵520由P型基區(qū)530包圍，并且在所述 P型基區(qū)530靠近其上表面的部分，包含有N+發(fā)射極535。絕緣層540覆蓋在所述襯底的上表面，并覆蓋在與所述柵極氧化層525同時(shí)形成的絕緣層525’之上。該溝槽IGBT器件200還包括發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽，該發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽穿過(guò)所述絕緣層540，且襯有Ti/TiN或Co/TiN或Ta/TiN組成的勢(shì)壘層555，并在該勢(shì)壘層上填充以發(fā)射極金屬550與所述發(fā)射區(qū)535和所述基區(qū)530形成電學(xué)接觸。每個(gè)所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽都向下延伸入P型基區(qū)530，并在接觸溝槽底部下方形成有ρ+發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)565以降低接觸電阻并增強(qiáng)發(fā)射區(qū)-基區(qū)之間的電學(xué)接觸特性。所述ρ+發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)565的作用是增強(qiáng)發(fā)射極金屬與發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的電學(xué)接觸特性。避免了因傳統(tǒng)溝槽IGBT器件中ρ+摻雜區(qū)接觸溝道區(qū)從而導(dǎo)致了較高的柵極_發(fā)射極閾值電壓的問(wèn)題。圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的溝槽IGBT器件200_1，該器件與圖3A 所示的溝槽IGBT器件具有相似的結(jié)構(gòu)。其中發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽中填充有發(fā)射極金屬 650且溝槽具有傾斜的側(cè)壁結(jié)構(gòu)。圖3C示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的溝槽IGBT器件200_2，該器件與圖3A 所示的溝槽IGBT器件具有相似的結(jié)構(gòu)。其中，發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽內(nèi)填充有金屬插塞 750。接觸溝槽的側(cè)壁位于N+發(fā)射區(qū)內(nèi)的部分垂直與襯底的上表面，位于在P型基區(qū)的部分，與所述襯底的上表面之間呈現(xiàn)一預(yù)定角度的傾斜。圖3D示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的溝槽IGBT器件200_3，該器件與圖3C 所示的溝槽IGBT器件具有相似的結(jié)構(gòu)。其中，所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽內(nèi)填充有金屬插塞850。所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的側(cè)壁在N+發(fā)射區(qū)內(nèi)的部分垂直與襯底的上表面，而在P型基區(qū)內(nèi)的部分與所述襯底的上表面之間呈現(xiàn)一預(yù)定角度的傾斜，且該傾斜的側(cè)壁與接觸溝槽的底部相交。該溝槽IGBT器件與圖3C中的IGBT器件200-2具有相似的結(jié)構(gòu)，不同的是圖3D中的溝槽IGBT在發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的頂部有一個(gè)更寬的開(kāi)口，同時(shí)位于所述基區(qū)上表面的絕緣層由SR0840-1及位于所述SRO上的PSG (磷硅玻璃)或者BPSG (硼磷硅玻璃)840-2組成，且位于所述PSG或者BPSG內(nèi)的加寬的頂部開(kāi)口的寬度大于所述SRO 內(nèi)的開(kāi)口寬度。圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的溝槽絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)器件 300剖視圖。該溝槽IGBT器件為在FZ(區(qū)熔法)N型襯底115-2上形成的垂直功率器件。 參見(jiàn)圖4A，該溝槽IGBT器件為非穿通型(NPT)器件。在所述N型襯底115-2的下表面，經(jīng)研磨后用離子注入的方法生長(zhǎng)有P+集電區(qū)105-2。在該P(yáng)+集電區(qū)105-2的下方淀積有集電極金屬101-2。該溝槽IGBT器件還包括溝槽柵120-2，該溝槽柵120-2內(nèi)表面襯有柵極氧化層125-2并填充以多晶硅。所述溝槽柵120-2由P型基區(qū)130-2包圍，且在接近P型基區(qū)130-2上表面的部分包含N+發(fā)射區(qū)135-2。絕緣層140-2覆蓋在所述襯底的上表面， 并覆蓋與所述柵極氧化層125-2同時(shí)形成的絕緣層125-2’之上。該溝槽IGBT器件還包括發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽，該發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽穿過(guò)所述絕緣層140-2，并襯有由Ti/TiN 或Co/TiN或Ta/TiN組成的勢(shì)壘層155-2，并在該勢(shì)壘層上填充以鎢插塞160-2與所述發(fā)射區(qū)135-2和所述基區(qū)130-2形成電學(xué)接觸。每個(gè)所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽都向下延伸入所述基區(qū)130-2并在底部包圍有P+發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)165-2以降低接觸電阻并增強(qiáng)發(fā)射區(qū)-基區(qū)之間的的電學(xué)接觸特性。在所述絕緣層140-2的頂部可以覆蓋一層由Ti 或Ti/TiN組成的降阻層145-2以增大發(fā)射極金屬150-2和發(fā)射區(qū)-基區(qū)鎢插塞160-2之間的接觸面積以降低接觸電阻。所述ρ+發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)165-2形成于所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的底部，并與溝道區(qū)保持_預(yù)定的距離以減小基極_發(fā)射極電阻來(lái)達(dá)到降低器件對(duì)閂鎖現(xiàn)象的靈敏度的目的。由此，避免了因傳統(tǒng)溝槽IGBT中ρ+摻雜區(qū)接觸溝道區(qū)從而導(dǎo)致了較高的柵極_發(fā)射極閾值電壓的問(wèn)題。圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的溝槽IGBT器件300_1，該溝槽IGBT器件與圖4A所示的溝槽IGBT具有相似的結(jié)構(gòu)。其中，發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽內(nèi)填充有鎢插塞260-2且具有傾斜的側(cè)壁結(jié)構(gòu)。圖4C示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的溝槽IGBT器件300_2，該溝槽IGBT器件與圖4A所示的溝槽IGBT具有相似的結(jié)構(gòu)。其中，溝槽發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸區(qū)包括一個(gè)多邊形的鎢插塞360-2，即填充在接觸溝槽內(nèi)的金屬插塞，所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽在N+發(fā)射區(qū)內(nèi)的部分垂直于襯底的上表面，而在P型基區(qū)內(nèi)的部分與所述襯底的上表面之間呈現(xiàn)一預(yù)定角度的傾斜，該傾斜的側(cè)壁與接觸溝槽的底部相交。圖4D示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的溝槽IGBT器件300_3，該溝槽IGBT器件與圖4C所示的溝槽IGBT具有相似的結(jié)構(gòu)。其中，發(fā)射區(qū)-基區(qū)觸溝槽內(nèi)包括一個(gè)多邊形的鎢插塞460-2，即填充在發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽內(nèi)的金屬插塞，所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的側(cè)壁在N+發(fā)射區(qū)內(nèi)的部分垂直于襯底的上表面，而在P型基區(qū)內(nèi)的部分與所述襯底的上表面之間呈現(xiàn)一預(yù)定角度的傾斜，且該傾斜的側(cè)壁與接觸溝槽的底部相交。圖4D與圖4C 中所示結(jié)構(gòu)的不同之處在于，圖4D中的接觸溝槽頂部有一個(gè)更寬的開(kāi)口，同時(shí)位于所述襯底上表面的絕緣層由SRO層440-12及位于所述SRO上的PSG (磷硅玻璃)或者BPSG (硼磷硅玻璃)440-22組成，且位于所述PSG或者BPSG內(nèi)的加寬的頂部開(kāi)口的寬度大于所述SRO 內(nèi)的開(kāi)口寬度。圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的溝槽絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)器件400的剖視圖。該溝槽IGBT器件為在FZ N型襯底515-2上形成的垂直功率器件。參見(jiàn)圖5A，該溝槽IGBT器件為非穿通型(NPT)器件。在所述N型襯底515-2的下表面，經(jīng)研磨后用離子注入的方法生長(zhǎng)有P+集電區(qū)505-2。在該P(yáng)+集電區(qū)505-2的下方淀積有集電極金屬501-2。該溝槽IGBT器件還包括溝槽柵520-2，該溝槽柵520-2內(nèi)填充襯有柵極氧化層525-2并填充以多晶硅。所述溝槽柵520-2由P型基區(qū)530-2包圍，且在接近P型基區(qū) 530-2上表面的部分包含N+發(fā)射區(qū)535-2。絕緣層540-2覆蓋在所述襯底的上表面，并覆蓋與所述柵極氧化層525-2同時(shí)形成的絕緣層525-2’之上。該溝槽IGBT器件還包括發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽，該發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽穿過(guò)所
11述絕緣層540-2，并襯有由Ti/TiN或Co/TiN組成的勢(shì)壘層555-2，并在該勢(shì)壘層上填充以發(fā)射極金屬550-2與所述發(fā)射區(qū)535-2和所述基區(qū)530-2形成電學(xué)接觸。每個(gè)所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽都向下延伸入所述基區(qū)530-2并在底部包圍有ρ+發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)565-2以降低接觸電阻并增強(qiáng)發(fā)射區(qū)-基區(qū)之間的的電學(xué)接觸特性。所述ρ+發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)565-2形成于所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的底部，并與溝道區(qū)保持一預(yù)定的距離以減小基極-發(fā)射極電阻來(lái)達(dá)到降低器件對(duì)閂鎖現(xiàn)象的靈敏度的目的。由此，避免了因傳統(tǒng)溝槽IGBT中ρ+摻雜區(qū)接觸溝道區(qū)從而導(dǎo)致了較高的柵極_發(fā)射極閾值電壓的問(wèn)題。圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的溝槽IGBT器件400-1，該溝槽IGBT器件與圖5A所示的溝槽IGBT具有相似的結(jié)構(gòu)。其中，發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽具有傾斜的側(cè)
壁結(jié)構(gòu)。圖5C示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的溝槽IGBT器件400_2，該溝槽IGBT器件與圖5A所示的溝槽IGBT具有相似的結(jié)構(gòu)。其中，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽在N+發(fā)射區(qū)內(nèi)的部分垂直于襯底的上表面，而在P型基區(qū)內(nèi)的部分與所述襯底的上表面之間呈現(xiàn)一預(yù)定角度的傾斜，該傾斜的側(cè)壁與接觸溝槽的底部相交。圖5D示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的溝槽IGBT器件400_3，該溝槽IGBT器件與圖5C所示的溝槽IGBT具有相似的結(jié)構(gòu)。其中，所述接觸溝槽的側(cè)壁在N+發(fā)射區(qū)內(nèi)的部分垂直于襯底的上表面，而在P型基區(qū)內(nèi)的部分與所述襯底的上表面之間呈現(xiàn)一預(yù)定角度的傾斜，且該傾斜的側(cè)壁與接觸溝槽的底部相交。圖5D與圖5C中所示結(jié)構(gòu)的不同之處在于，圖5D中的接觸溝槽頂部有一個(gè)更寬的開(kāi)口，同時(shí)位于所述襯底上表面的絕緣層由SRO 層840-12及位于所述SRO上的PSG (磷硅玻璃)或者BPSG (硼磷硅玻璃)840-22組成，且位于所述PSG或者BPSG內(nèi)的加寬的頂部開(kāi)口的寬度大于所述SRO內(nèi)的開(kāi)口寬度。圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中多邊形的發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的制作方法。 首先提供發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的掩模板(圖中未示出)，隨后用干氧刻蝕的方法移除部分氧化層340而開(kāi)出溝槽的窗口，此后用干法硅刻蝕的方法開(kāi)通溝槽，其中溝槽的側(cè)壁在發(fā)射區(qū)335內(nèi)的部分與襯底的上表面之間的夾角為90士3度。然后繼續(xù)使用干法硅刻蝕形成發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽位于P型基區(qū)內(nèi)的傾斜的側(cè)壁，該傾斜的側(cè)壁與襯底的上表面之間的夾角小于85度。由于刻蝕速率和溝槽的側(cè)壁輪廓與硅片的摻雜濃度有關(guān)系，所以運(yùn)用單向干法刻蝕的方法能很容易的做出所需要的側(cè)壁輪廓。盡管上文中描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是可以理解的是在閱讀完本實(shí)施例后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員完全可以通過(guò)本實(shí)施例推導(dǎo)出許多其它的變化和實(shí)施例，并落入本公開(kāi)內(nèi)容的原理的精神和范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求
1.一種溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，包括第一導(dǎo)電類型的外延層，該外延層包括第一導(dǎo)電類型的第一外延層和第一導(dǎo)電類型的第二外延層，所述第一外延層位于所述第二外延層的上方，且所述第一外延層的多數(shù)載流子濃度低于所述第二外延層；第二導(dǎo)電類型的集電層，位于所述外延層的下方；多個(gè)溝槽柵，該溝槽柵同時(shí)被第一導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)和第二導(dǎo)電類型的基區(qū)包圍，并向下延伸入所述外延層中，其中所述基區(qū)位于所述外延層的上方，所述發(fā)射區(qū)位于所述基區(qū)的上方；第一絕緣層，該絕緣層覆蓋所述溝槽柵和所述發(fā)射區(qū)的上表面；發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽，位于兩個(gè)相鄰的所述溝槽柵之間，并且穿過(guò)所述第一絕緣層和所述發(fā)射區(qū)，向下延伸入所述基區(qū)，且所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽內(nèi)部填充金屬插塞；第二導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)，位于所述基區(qū)內(nèi)，且至少包圍所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的底部，該發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)內(nèi)多數(shù)載流子的濃度高于所述基區(qū)， 且所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)與所述溝槽柵附近的溝道區(qū)保持一預(yù)定距離。
2.—種溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，包括第一導(dǎo)電類型的襯底；第二導(dǎo)電類型的集電層，位于所述襯底的下方；多個(gè)溝槽柵，該溝槽柵同時(shí)被第一導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)和第二導(dǎo)電類型的基區(qū)包圍，并向下延伸入所述襯底中，其中所述基區(qū)位于所述襯底的上方，所述發(fā)射區(qū)位于所述基區(qū)的上方；第一絕緣層，該絕緣層覆蓋所述溝槽柵和所述發(fā)射區(qū)的上表面；發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽，位于兩個(gè)相鄰的所述溝槽柵之間，并且穿過(guò)所述第一絕緣層和所述發(fā)射區(qū)，向下延伸入所述基區(qū)，且所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽內(nèi)部填充金屬插塞；第二導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)，位于所述基區(qū)內(nèi)，且至少包圍所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的底部，該發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)內(nèi)多數(shù)載流子的濃度高于所述基區(qū)， 且所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸摻雜區(qū)與所述溝槽柵附近的溝道區(qū)保持一預(yù)定距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管為穿通型溝槽絕緣柵雙極型晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管為非穿通型溝槽絕緣柵雙極型晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，還包括第一導(dǎo)電類型的基層，該基層位于所述襯底的下方，且位于所述集電層的上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)內(nèi)多數(shù)載流子的摻雜濃度范圍為lE18-lE20cnT3，高于所述第二導(dǎo)電類型的基區(qū)的多數(shù)載流子的摻雜濃度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸摻雜區(qū)與所述溝槽柵附近的溝道區(qū)之間的距離為0. 2 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽還包括一個(gè)勢(shì)壘層，該勢(shì)壘層覆蓋所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的側(cè)壁和底面，并且靠近填充于所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽內(nèi)的所述金屬插塞。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽內(nèi)的所述金屬插塞為鎢插塞。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述勢(shì)壘層為Ti/TiN 或 Co/TiN 或 Ta/TiN。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述第一導(dǎo)電類型為N型，所述第二導(dǎo)電類型為P型。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的各個(gè)側(cè)壁均為一條直線。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的各個(gè)側(cè)壁均為一條直線，且該側(cè)壁垂直于所述襯底的上表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的各個(gè)側(cè)壁均為一條斜線，且該側(cè)壁與所述襯底的上表面之間呈現(xiàn)一預(yù)定角度的傾斜。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或2溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的各個(gè)側(cè)壁的上部分均為一條直線，該直線垂直于所述襯底的上表面，所述各個(gè)側(cè)壁的下部分均為一條斜線，該斜線與所述各個(gè)側(cè)壁的上部分相交且與所述襯底的上表面之間呈現(xiàn)一預(yù)定角度的傾斜，且與所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的底面相交。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的各個(gè)側(cè)壁的上部分形成于所述發(fā)射區(qū)內(nèi)，且均為一條直線，該直線垂直與所述襯底的上表面，所述各個(gè)側(cè)壁的下部分形成于所述基區(qū)內(nèi)，且均為一條斜線，該斜線與所述各個(gè)側(cè)壁的上部分相交且與所述襯底的上表面之間呈現(xiàn)一預(yù)定角度的傾斜，且與所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的底面相交。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽各個(gè)側(cè)壁的下部分與所述襯底的上表面之間的夾角小于85度。
18.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽還包括一個(gè)位于所述第一絕緣層內(nèi)的加寬的頂部開(kāi)口，該加寬的頂部開(kāi)口的寬度大于每個(gè)所述發(fā)區(qū)極_區(qū)極接觸溝槽的側(cè)壁之間的寬度。
19.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，還包括位于所述第一絕緣層上方的金屬層，該金屬層同時(shí)填充于所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽中，形成金屬插塞。
20.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述溝槽柵內(nèi)表面襯有柵極氧化層并填充摻雜的多晶硅。
21.—種溝槽絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，其特征在于，包括形成溝槽柵、發(fā)射區(qū)和基區(qū)的工序，還包括在所述基區(qū)和所述溝槽柵的上表面覆蓋第一絕緣層并在該第一絕緣層上提供掩模板， 隨后刻蝕形成多個(gè)發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽的工序，其中，所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽穿過(guò)所述第一絕緣層并延伸入所述基區(qū)；所述刻蝕發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的工序還包括用單向刻蝕的方法在所述發(fā)射區(qū)形成垂直的溝槽側(cè)壁的工序以及用漸變角度的刻蝕方法在所述基區(qū)內(nèi)形成傾斜的溝槽側(cè)壁的工序；其中所述傾斜的溝槽側(cè)壁與所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的底面相交。
22.權(quán)利要求21所述溝槽絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，其特征在于，還包括通過(guò)向所述發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸溝槽內(nèi)提供零度離子注入形成發(fā)射區(qū)_基區(qū)接觸摻雜區(qū)的工序， 該發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)位于所述基區(qū)內(nèi)且包圍所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的底部。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種溝槽絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)器件，擁有p+型的發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)，該摻雜區(qū)位于P型基區(qū)內(nèi)，且至少包圍所述發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸溝槽的下部分，該發(fā)射區(qū)-基區(qū)接觸摻雜區(qū)內(nèi)多數(shù)載流子濃度高于P型基區(qū)，且與溝槽柵附近的溝道區(qū)保持一預(yù)定距離，可以保證在不提高柵極-發(fā)射極閾值電壓的同時(shí)降低發(fā)射極-基極電阻。
文檔編號(hào)H01L29/739GK102201437SQ20101014951
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者謝福淵 申請(qǐng)人:力士科技股份有限公司