沟槽栅IGBT制作方法及沟槽栅IGBT技术

本发明专利技术提供一种沟槽栅IGBT制作方法及沟槽栅IGBT，其中，方法包括在衬底上形成掺杂区；在衬底和掺杂区形成沟槽；在掺杂区表面和沟槽内表面生长氧化层；在氧化层表面淀积二氧化硅层或低K介质层，其中，沟槽底部的二氧化硅层或低K介质层位于衬底范围内；将沟槽侧壁及掺杂区表面氧化层上的二氧化硅层或者低K介质层刻蚀掉，保留沟槽底部的二氧化硅层或者低K介质层，以使沟槽底部的第一覆盖层比沟槽侧壁的第二覆盖层厚；在沟槽中填充多晶硅，形成栅电极。由于沟槽底部的第一覆盖层比沟槽侧壁的第二覆盖层厚，因此可以减小沟槽栅IGBT的栅集寄生电容，提高沟槽栅IGBT的工作安全性。

【技术实现步骤摘要】
沟槽栅IGBT制作方法及沟槽栅IGBT
本专利技术涉及半导体器件领域，尤其涉及一种沟槽栅IGBT制作方法及沟槽栅IGBT。
技术介绍
与平面栅绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT)相比，沟槽栅IGBT消除了JFET区电阻，具有更低的导通电阻，优化了IGBT的导通电阻与关断速度的矛盾关系，降低了芯片的功耗，而且，沟槽栅IGBT的特征尺寸可以做得更小，从而提高了芯片的功率密度，因此，沟槽栅IGBT应用越来越广泛。传统沟槽栅IGBT的栅集寄生电容较大，该电容过大会导致集电极电压变化反馈到栅极的电流较大，不仅增大沟槽栅IGBT的开关延迟时间，还会产生电磁噪声，影响沟槽栅IGBT的安全工作。
技术实现思路
本专利技术提供一种沟槽栅IGBT制作方法及沟槽栅IGBT，用以解决现有技术中沟槽栅IGBT的栅集寄生电容大，导致产生电磁噪声，影响沟槽栅IGBT的安全工作的技术问题。本专利技术一方面提供一种沟槽栅IGBT制作方法，包括：在衬底上形成掺杂区；在衬底和掺杂区形成沟槽，其中，沟槽贯穿掺杂区且沟槽底部位于衬底中；在掺杂区表面和沟槽内表面生长氧化层；在氧化层表面淀积二氧化硅层或低K介质层，其中，沟槽底部的二氧化硅层或低K介质层位于衬底范围内；将沟槽侧壁及掺杂区表面氧化层上的二氧化硅层或者低K介质层刻蚀掉，保留沟槽底部的二氧化硅层或者低K介质层，以使沟槽底部的第一覆盖层比沟槽侧壁的第二覆盖层厚；其中，第一覆盖层为氧化层与二氧化硅层或者低K介质层，第二覆盖层为氧化层；在沟槽中填充多晶硅，形成栅电极。进一步的，所述低K介质包括三氧化二硅烷、氟化的氧化物和有机硅氧烷聚合物。进一步的，将沟槽侧壁及掺杂区表面氧化层上的二氧化硅层或者低K介质层刻蚀掉，具体包括，在掺杂区表面及沟槽内涂覆光刻胶；刻蚀以除去沟槽侧壁及掺杂区表面氧化层上的二氧化硅层或者低K介质层；刻蚀以除去掺杂区表面的氧化层；去除沟槽中的光刻胶。进一步的，采用等离子体增强化学气相沉积法或者旋涂工艺淀积二氧化硅层或低K介质层。进一步的，在沟槽中填充多晶硅，形成栅电极，具体包括：在掺杂区表面及沟槽中淀积多晶硅；光刻和刻蚀以除去掺杂区表面的多晶硅，并保留沟槽内的多晶硅，形成栅电极。进一步的，所述氧化层为二氧化硅层。进一步的，在衬底和掺杂区形成沟槽，具体包括：在衬底和掺杂区采用等离子体干法刻蚀形成沟槽。本专利技术另一方面提供一种沟槽栅IGBT，包括：衬底、覆盖在衬底上的掺杂区以及贯穿掺杂区且底部位于衬底中的沟槽，沟槽内表面覆盖氧化层，沟槽底部的氧化层上覆盖二氧化硅层或低K介质层，在二氧化硅层或低K介质层上覆盖有多晶硅，其中，二氧化硅层或低K介质层的位于所述衬底范围内；沟槽底部的第一覆盖层比沟槽侧壁的第二覆盖层厚，第一覆盖层为氧化层与二氧化硅层或者低K介质层，第二覆盖层为氧化层。进一步的，所述低K介质包括三氧化二硅烷、氟化的氧化物或有机硅氧烷聚合物。本专利技术提供的沟槽栅IGBT制作方法及沟槽栅IGBT，由于在形成的沟槽内首先覆盖氧化层，然后在沟槽底部的氧化层上覆盖二氧化硅层或低K介质层，且沟槽底部的二氧化硅层或低K介质层位于衬底范围内，然后在沟槽中填充多晶硅，由于沟槽底部的第一覆盖层比沟槽侧壁的第二覆盖层厚，因此可以减小沟槽栅IGBT的栅集寄生电容，提高沟槽栅IGBT的工作安全性。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：图1为根据本专利技术实施例一的沟槽栅IGBT制作方法的流程示意图；图2为根据本专利技术实施例一的沟槽栅IGBT制作方法所获得的一结构示意图；图3为根据本专利技术实施例一的沟槽栅IGBT制作方法所获得的另一结构示意图；图4为根据本专利技术实施例一的沟槽栅IGBT制作方法所获得的又一结构示意图；图5为根据本专利技术实施例一的沟槽栅IGBT制作方法所获得的再一结构示意图；图6为根据本专利技术实施例一的沟槽栅IGBT制作方法所获得的还一结构示意图；图7为根据本专利技术实施例一的沟槽栅IGBT制作方法所获得的最终结构示意图；图8为根据本专利技术实施例二的沟槽栅IGBT制作方法的流程示意图；在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例一图1为根据本专利技术实施例一的沟槽栅IGBT制作方法的流程示意图，如图1所示，本实施例提供一种沟槽栅IGBT制作方法，包括：步骤11，在衬底上形成掺杂区。具体的，衬底由在硅衬底上进行N型掺杂获得，然后在衬底上形成掺杂区，该掺杂区为将P型杂质注入形成，即掺杂区为P型掺杂区。当然，也可为衬底由在硅衬底上进行P型掺杂获得，然后在衬底上形成掺杂区，该掺杂区为将N型杂质注入形成，即掺杂区为N型掺杂区。该步骤形成的结构如图2所示，标号1为衬底，2为掺杂区。步骤12，在衬底和掺杂区形成沟槽，其中，沟槽贯穿掺杂区且沟槽底部位于衬底中。在衬底和掺杂区中形成沟槽，具体的，沟槽与衬底垂直设置，贯穿掺杂区且沟槽底部位于衬底中。形成的结构如图3所示，标号3为沟槽。步骤13，在掺杂区表面和沟槽内表面生长氧化层。具体的，在掺杂区的上表面和沟槽内表面生长氧化层，掺杂区的上表面即与衬底相接触面的对面，形成的结构如图4所示，标号4为氧化层。氧化层起隔离作用，氧化层具体可为二氧化硅或者氮氧化硅。步骤14，在氧化层表面淀积二氧化硅层或低K介质层，其中，沟槽底部的二氧化硅层或低K介质层位于衬底范围内。具体的，在氧化层表面淀积二氧化硅层或低K介质层，沟槽底部的二氧化硅层或低K介质层位于衬底范围内，形成的结构如图5所示，标号5为二氧化硅层或低K介质层，标号6为沟槽底部的二氧化硅层或低K介质层，沟槽底部的二氧化硅层或低K介质层位于衬底范围内，即沟槽底部的二氧化硅层或低K介质层的上表面不超过衬底与掺杂区的接触面，以免破坏沟槽栅IGBT应有的功能。低K介质为相对介电常数小于3的介质。在沟槽底部淀积低K介质，可使沟槽底部的栅集电容尽可能小。低K介质可以有如下介质：K值在2.8～3.5的介质包括三氧化二硅烷(hydrogensilsesquioxanse，HSQ)薄膜、氟化的氧化物、低K的旋涂SOG玻璃；K值在2.5～2.8的有基于旋涂工艺的PAE(聚芳香乙醚)、含氟的聚酰亚胺、有机硅氧烷聚合物；K值低于2.0的有多孔型气凝胶薄膜材料、石英气凝胶薄膜材料、多孔的纳米硅材料和多氟的特氟龙材料等材料。步骤15，将沟槽侧壁及掺杂区表面氧化层上的二氧化硅层或者低K介质层刻蚀掉，同时保留沟槽底部的二氧化硅层或者低K介质层，以使沟槽底部的第一覆盖层比沟槽侧壁的第二覆盖层厚；其中，第一覆盖层为氧化层与二氧化硅层或者低K介质层，第二覆盖层为氧化层。具体的，将沟槽侧壁及掺杂区表面氧化层上的二氧化硅层或者低K介质层刻蚀掉，保留沟槽底部的二氧化硅层或者低K介质层，使沟槽底部沉积的氧化层与二氧化硅层或者低K介质层的厚度，比沟槽侧壁上沉积的氧化层的厚度要大。这是由于在淀积氧化层时，覆盖在沟槽内表面的氧化层的厚度是相同的，且淀积二氧化硅层或低K介质层时，覆盖在氧化层表面的二氧化硅层或低K介质层厚度也相同，因此在刻蚀去除沟槽侧壁的二氧化硅层或低K介质层之后，沟槽底部的第一覆盖层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沟槽栅IGBT制作方法，其特征在于，包括：在衬底上形成掺杂区；在衬底和掺杂区形成沟槽，其中，沟槽贯穿掺杂区且沟槽底部位于衬底中；在掺杂区表面和沟槽内表面生长氧化层；在氧化层表面淀积二氧化硅层或低K介质层，其中，沟槽底部的二氧化硅层或低K介质层位于衬底范围内；将沟槽侧壁及掺杂区表面氧化层上的二氧化硅层或者低K介质层刻蚀掉，同时保留沟槽底部的二氧化硅层或者低K介质层，以使沟槽底部的第一覆盖层比沟槽侧壁的第二覆盖层厚；其中，第一覆盖层为氧化层与二氧化硅层或者低K介质层，第二覆盖层为氧化层；在沟槽中填充多晶硅，形成栅电极。

【技术特征摘要】
1.一种沟槽栅IGBT制作方法，其特征在于，包括：在衬底上形成掺杂区；在衬底和掺杂区形成沟槽，其中，沟槽贯穿掺杂区且沟槽底部位于衬底中；在掺杂区表面和沟槽内表面生长氧化层；在氧化层表面淀积二氧化硅层或低K介质层，其中，沟槽底部的二氧化硅层或低K介质层位于衬底范围内；将沟槽侧壁及掺杂区表面氧化层上的二氧化硅层或者低K介质层刻蚀掉，同时保留沟槽底部的二氧化硅层或者低K介质层，以使沟槽底部的第一覆盖层比沟槽侧壁的第二覆盖层厚；其中，第一覆盖层为氧化层与二氧化硅层或者低K介质层，第二覆盖层为氧化层；在沟槽中填充多晶硅，形成栅电极。2.根据权利要求1所述的沟槽栅IGBT制作方法，其特征在于，所述低K介质包括三氧化二硅烷、氟化的氧化物和有机硅氧烷聚合物。3.根据权利要求1所述的沟槽栅IGBT制作方法，其特征在于，将沟槽侧壁及掺杂区表面氧化层上的二氧化硅层或者低K介质层刻蚀掉，具体包括，在掺杂区表面及沟槽内涂覆光刻胶；刻蚀以除去沟槽侧壁及掺杂区表面氧化层上的二氧化硅层或者低K介质层；刻蚀以除去掺杂区表面的氧化层；去除沟槽中的光刻胶。4.根据权利要求1所述的沟槽栅IGBT制作方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国友，朱利恒，黄建伟，罗海辉，谭灿健，刘根，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43