一種溝槽型igbt及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種溝槽型IGBT及其制造方法，屬于半導(dǎo)體器件【技術(shù)領(lǐng)域】。該溝槽型IGBT包括發(fā)射極、柵氧、P-基區(qū)、N-漂移區(qū)，柵氧鑲嵌于溝槽中，發(fā)射極呈L型，L型發(fā)射極的一條邊形成于溝槽的側(cè)壁，L型發(fā)射極的另一條邊水平覆蓋于P-基區(qū)上，相鄰的兩個(gè)溝槽之間相鄰的兩個(gè)L型發(fā)射極之間形成接觸孔。該溝槽型IGBT發(fā)射極為L(zhǎng)型，閂鎖電流密度提高，元胞密度增加，設(shè)計(jì)時(shí)的自由度提升。本發(fā)明還公開了基于該溝槽型IGBT的制造方法，該方法包括向P-基區(qū)頂部位于溝槽之外的區(qū)域分別大角度左、右注入N型雜質(zhì)，形成N型雜質(zhì)層；對(duì)N型雜質(zhì)層進(jìn)行掩膜光刻，同時(shí)形成L型發(fā)射極和接觸孔。該方法工藝簡(jiǎn)單、成本低。
【專利說明】 一種溝槽型IGBT及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種溝槽型IGBT及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]溝槽柵是在硅片下面挖出許多淺而密的溝槽，把柵氧化層和柵電極制作于溝槽的側(cè)壁上的一種技術(shù)。典型的溝槽型IGBT如附圖1所示，包括發(fā)射極01、N+區(qū)02、柵氧03、P_基區(qū)07、N_漂移區(qū)04、N+緩沖層05、集電極06。該溝槽型IGBT的發(fā)射極01是平鋪設(shè)置的，這種溝槽型IGBT的閂鎖電流密度、元胞密度、設(shè)計(jì)時(shí)的自由度都會(huì)受到限制。另外，現(xiàn)有技術(shù)中溝槽型IGBT在制造時(shí)，步驟通常包括:①場(chǎng)限環(huán)區(qū)域刻蝕；②有源區(qū)定義；③溝槽刻蝕；④多晶硅刻蝕；⑤發(fā)射極定義；⑥深P+區(qū)域定義；⑦接觸孔定義金屬布線刻蝕；⑨鈍化層刻蝕。上述步驟的完成通常需要8?9層掩膜版，制造工藝復(fù)雜，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種閂鎖電流密度、元胞密度和設(shè)計(jì)時(shí)自由度均較高的溝槽型IGBT及其制造方法。
[0004]本發(fā)明提供的溝槽型IGBT包括發(fā)射極、柵氧、P—基區(qū)、N—漂移區(qū)，所述柵氧鑲嵌于溝槽中，所述發(fā)射極呈L型，所述L型發(fā)射極的一條邊形成于溝槽的側(cè)壁，所述L型發(fā)射極的另一條邊水平覆蓋于所述P—基區(qū)上，相鄰的兩個(gè)溝槽之間相鄰的兩個(gè)所述L型發(fā)射極之間形成接觸孔。
[0005]基于本發(fā)明提供的溝槽型IGBT的制造方法包括以下步驟:
[0006]向P_基區(qū)頂部位于溝槽之外的區(qū)域分別大角度左、右注入N型雜質(zhì)，形成N型雜質(zhì)層；所述N型雜質(zhì)層覆蓋于P_基區(qū)頂部位于溝槽之外的區(qū)域上，并且于溝槽的側(cè)壁上分別具有折彎；
[0007]對(duì)所述N型雜質(zhì)層進(jìn)行掩膜光刻，同時(shí)形成L型發(fā)射極和接觸孔；所述L型發(fā)射極的一條邊形成于溝槽的側(cè)壁，所述L型發(fā)射極的另一條邊水平覆蓋于所述P—基區(qū)上，于相鄰的兩個(gè)溝槽之間相鄰的兩個(gè)所述L型發(fā)射極之間形成接觸孔。
[0008]作為優(yōu)選，所述形成N型雜質(zhì)層之前，還包括以下步驟:
[0009]從P_基區(qū)上表面開始，進(jìn)行刻蝕，直至形成溝槽。
[0010]作為優(yōu)選，所述形成N型雜質(zhì)層之前，還包括以下步驟:
[0011]在P—基區(qū)上表注入N型雜質(zhì)；
[0012]從所述N型雜質(zhì)層的上表面開始，進(jìn)行刻蝕，直至形成溝槽。
[0013]本發(fā)明提供的溝槽型IGBT的有益效果在于，發(fā)射極為L(zhǎng)型，閂鎖電流密度提高，元胞密度增加，設(shè)計(jì)時(shí)的自由度提升。
[0014]本發(fā)明提供的溝槽型IGBT的制造方法工藝簡(jiǎn)單、成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】[0015]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中溝槽型IGBT的典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的溝槽型IGBT的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為圖1中A部分的局部放大示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1提供的溝槽型IGBT的制造方法中，溝槽形成前的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1提供的溝槽型IGBT的制造方法中，形成溝槽后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1提供的溝槽型IGBT的制造方法中，P.基區(qū)頂部位于溝槽之外的區(qū)域大角度左注入N型雜質(zhì)后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖7為本發(fā)明實(shí)施例1提供的溝槽型IGBT的制造方法中，P—基區(qū)頂部位于溝槽之外的區(qū)域大角度右注入N型雜質(zhì)后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖8為本發(fā)明實(shí)施例1提供的溝槽型IGBT的制造方法中，于溝槽中形成柵氧之后的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0023]圖9為本發(fā)明實(shí)施例1提供的溝槽型IGBT的制造方法中，對(duì)所述N型雜質(zhì)層進(jìn)行掩膜光刻，同時(shí)形成L型發(fā)射極和接觸孔之后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖10為本發(fā)明實(shí)施例1提供的溝槽型IGBT的制造方法中，正面金屬化之后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖11為本發(fā)明實(shí)施例2提供的溝槽型IGBT的制造方法中，在P_基區(qū)上表注入N型雜質(zhì)之后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖12為本發(fā)明實(shí)施例2提供的溝槽型IGBT的制造方法中，形成溝槽后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖13為本發(fā)明實(shí)施例2提供的溝槽型IGBT的制造方法中，形成溝槽后大角度左注入N型雜質(zhì)后的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0028]圖14為本發(fā)明實(shí)施例2提供的溝槽型IGBT的制造方法中，形成溝槽后大角度右注入N性雜質(zhì)后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖15為本發(fā)明實(shí)施例1和/或2提供的溝槽型IGBT的制造方法中，第I種光刻圖形不意圖；
[0030]圖16為本發(fā)明實(shí)施例1和/或2提供的溝槽型IGBT的制造方法中，第2種光刻圖形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為了深入了解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0032]參見附圖2和3，本發(fā)明提供的溝槽型IGBT包括發(fā)射極2、柵氧3、P_基區(qū)6、N_漂移區(qū)7，柵氧3鑲嵌于溝槽10中，發(fā)射極2呈L型，L型發(fā)射極2的一條邊形成于溝槽的側(cè)壁，L型發(fā)射極2的另一條邊水平覆蓋于P_基區(qū)6上，相鄰的兩個(gè)溝槽10之間相鄰的兩個(gè)L型發(fā)射極2之間形成接觸孔4。
[0033]本發(fā)明提供的溝槽型IGBT的有益效果在于，發(fā)射極為L(zhǎng)型，閂鎖電流密度提高，元胞密度增加，設(shè)計(jì)時(shí)，L型發(fā)射極的兩邊的長(zhǎng)度、雜質(zhì)濃度、厚度等均可以調(diào)整，因此設(shè)計(jì)時(shí)的自由度提升。[0034]基于本發(fā)明提供的溝槽型IGBT的制造方法包括以下步驟:
[0035]參見附圖6和7或者13和14，向P_基區(qū)頂部位于溝槽10之外的區(qū)域分別大角度左、右注入N型雜質(zhì)，形成N型雜質(zhì)層12 ；N型雜質(zhì)層12覆蓋于P_基區(qū)6頂部位于溝槽10之外的區(qū)域上，并且于溝槽10的側(cè)壁上分別具有折彎；
[0036]參見附圖8和9，對(duì)N型雜質(zhì)層12進(jìn)行掩膜光刻，同時(shí)形成L型發(fā)射極2和接觸孔4山型發(fā)射極2的一條邊形成于溝槽10的側(cè)壁，L型發(fā)射極2的另一條邊水平覆蓋于P—基區(qū)6上，于相鄰的兩個(gè)溝槽10之間相鄰的兩個(gè)L型發(fā)射極2之間形成接觸孔4。
[0037]之后，于光刻掩膜I和接觸孔4之上對(duì)溝槽型IGBT的正面進(jìn)行金屬化，形成如圖10所示結(jié)構(gòu)。
[0038]最后，參見附圖2，在該溝槽型IGBT的背面依次制作N+緩沖層8、P+集電極9和集電極金屬11，形成本發(fā)明提供的溝槽型IGBT。
[0039]實(shí)施例1
[0040]形成N型雜質(zhì)層12之前，還包括以下步驟:
[0041]參見附圖4和5，從P—基區(qū)6上表面開始，進(jìn)行刻蝕，直至形成溝槽10，溝槽10貫穿^基區(qū)6并截止于【漂移區(qū)7內(nèi)。
[0042]實(shí)施例2
[0043]形成N型雜質(zhì)層12之前，還包括以下步驟:
[0044]參見附圖11~14，`在？_基區(qū)6上表注入N型雜質(zhì)13 ；
[0045]從N型雜質(zhì)13的上表面開始，進(jìn)行刻蝕，直至形成溝槽10，溝槽10貫穿P_基區(qū)6并截止于【漂移區(qū)7內(nèi)。
[0046]對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1和/或2進(jìn)行掩膜光刻時(shí)，光刻圖形可以為附圖15所示的圖形或者附圖16所示的圖形。
[0047]本發(fā)明提供的溝槽型IGBT的制造方法工藝簡(jiǎn)單、成本低。
[0048]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種溝槽型IGBT，包括發(fā)射極、柵氧、P—基區(qū)、N—漂移區(qū)，所述柵氧鑲嵌于溝槽中，其特征在于，所述發(fā)射極呈L型，所述L型發(fā)射極的一條邊形成于溝槽的側(cè)壁，所述L型發(fā)射極的另一條邊水平覆蓋于所述P—基區(qū)上，相鄰的兩個(gè)溝槽之間相鄰的兩個(gè)所述L型發(fā)射極之間形成接觸孔。
2.基于權(quán)利要求1所述的溝槽型IGBT的制造方法包括以下步驟: 向？_基區(qū)頂部位于溝槽之外的區(qū)域分別大角度左、右注入N型雜質(zhì)，形成N+型雜質(zhì)層；所述N+型雜質(zhì)層覆蓋于？_基區(qū)頂部位于溝槽之外的區(qū)域上，并且于溝槽的側(cè)壁上分別具有折彎； 對(duì)所述N+型雜質(zhì)層進(jìn)行掩膜光刻，同時(shí)形成L型發(fā)射極和接觸孔；所述L型發(fā)射極的一條邊形成于溝槽的側(cè)壁，所述L型發(fā)射極的另一條邊水平覆蓋于所述P—基區(qū)上，于相鄰的兩個(gè)溝槽之間相鄰的兩個(gè)所述L型發(fā)射極之間形成接觸孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述形成N+型雜質(zhì)層之前，還包括以下步驟: 從P_基區(qū)上表面開始，進(jìn)行刻蝕，直至形成溝槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述形成N+型雜質(zhì)層之前，還包括以下步驟: 在P.基區(qū)上表注入N+型雜質(zhì)； 從所述N型雜質(zhì)層的上表面開始，進(jìn)行刻蝕，直至形成溝槽。
【文檔編號(hào)】H01L29/739GK103872114SQ201210540052
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月13日
【發(fā)明者】張文亮, 朱陽(yáng)軍, 陸江, 趙佳, 左小珍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所, 上海聯(lián)星電子有限公司, 江蘇中科君芯科技有限公司