The invention discloses a method for reducing the capacitance in trench IGBT gate and method to improve the breakdown voltage, in trenches formed before and after thermally grown gate oxide layer at the bottom of the trench to form a thick oxide layer, the oxide layer to protect the bottom of the trench polysilicon of high doped polysilicon in the process, and make it a part of the trench bottom thickness all the residual oxide layer after oxidation, leaving no polysilicon conductive layer, thin gate oxide layer and the polysilicon gate is formed according to the normal process. The invention can in collector capacitance Cgc, groove type IGBT reduced gate enhanced breakdown voltage and improve the long-term reliability and yield components, and production process and standard highly compatible with CMOS process. The invention is suitable for reducing the groove type IGBT grid collector capacitance and improving the breakdown voltage and reliability thereof.
【技术实现步骤摘要】
降低沟槽型IGBT栅集电容并提高其击穿电压的方法
本专利技术属于半导体功率器件技术领用,用于改善沟槽型IGBT的性能,具体地说是一种降低沟槽型IGBT栅集电容并提高其击穿电压的方法。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展,先进IGBT器件已采用沟槽栅设计以提高电流密度、消除J-FET效应,从而降低通态阻抗。图1是传统沟槽型IGBT剖面图,在这个设计中,芯片底部是P型掺杂作为集电极,P型基区将n型漂移区和n+区域隔开,电流通过沿沟槽侧壁的沟道在竖直方向流动,沟槽侧壁和底部被薄的栅氧化层覆盖,沟槽内充满导电物质,例如多晶硅,作为栅极。N+源区和P型基区短接在一起,作为发射极。沟槽型IGBT的栅极和发射极通过沟槽底部的薄氧化层耦合,这样做成的沟槽栅存在以下缺陷:1)降低了击穿电压,2)导致长期栅氧化层可靠性问题,3)显著增加栅极—集电极电容Cgc,这是由于栅极和n漂移区重叠部分只是薄的栅极氧化层。这进一步导致开关速度降低,并增加栅极驱动电流。如果增厚栅氧化层则会显著影响阈值电压和器件其他性能,不可行。专利号为US6,262,453的美国专利描述了一种解决方案,如图2所示,在刻蚀形成沟槽后,长一层厚的氧化层,用光刻胶充填沟槽,然后清除部分光刻胶,只留一部分光刻胶在沟槽底部,这样,厚氧化层被保护住,不会被后来的氧化层刻蚀工艺清除,随后,沟槽底部光刻胶被清除,继续进行正常薄栅极氧化层和多晶硅栅极工艺。这样做的一个缺陷是光刻胶是有机材料,带有重金属和其他杂质,沟槽底部的光刻胶清除很困难,这降低了良品率,而且导致长期可靠性问题,此外,与氧化和淀积工艺相比,很难精确控制光刻胶 ...
【技术保护点】
一种降低沟槽型IGBT栅集电容并提高其击穿电压的方法,其特征在于在沟槽形成之后热生长栅氧化层之前进行以下步骤以在沟槽底部形成厚氧化层:第一步,于沟槽侧壁、底部和硅的顶部淀积或者热生长氧化层,第二步,用掺杂浓度大于1E20/cm3的高掺杂多晶硅充满沟槽,第三步,各向异性刻蚀清除第二步完成后沟槽表面的高掺杂多晶硅并一直到沟槽底部,残留沟槽深度二十分之一厚度的高掺杂多晶硅,第四步,利用第三步完成后残留的高掺杂多晶硅做为掩膜,选择性清除高掺杂多晶硅层以上的沟槽侧壁、硅的顶部的氧化层,第五步,氧化所有残留的高掺杂多晶硅使之成为二氧化硅氧化层,第六步,各向同性刻蚀第五步完成后在沟槽侧壁形成的的氧化层,至在沟槽底部形成了厚氧化层。
【技术特征摘要】
1.一种降低沟槽型IGBT栅集电容并提高其击穿电压的方法,其特征在于在沟槽形成之后热生长栅氧化层之前进行以下步骤以在沟槽底部形成厚氧化层:第一步,于沟槽侧壁、底部和硅的顶部淀积或者热生长氧化层,第二步,用掺杂浓度大于1E20/cm3的高掺杂多晶硅充满沟槽,第三步,各向异性刻蚀清除第二步完成后沟槽表面的高掺杂多晶硅并一直到沟槽底部,残留沟槽深度二十分之一厚度的高掺杂多晶硅,第四步,利用第三步完成后残留的高掺杂多晶硅做为掩膜,选择性清除高掺杂多晶硅层以上的沟槽侧壁、硅的顶部的氧化层,第五步,氧化所有残留的高掺杂多晶硅使之成为二氧化硅氧化层,第六步,各向同性刻蚀第五步完成后在沟槽侧壁形成的...
【专利技术属性】
技术研发人员:步建康,徐朝军,李士垚,
申请(专利权)人:河北昂扬微电子科技有限公司,
类型:发明
国别省市:河北,13
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