一种异型槽分离栅IGBT结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种异型槽分离栅IGBT结构，涉及IGBT结构技术领域。集电极的上方设置有n型衬底，n型衬底的内部设置有规律排布的竖向沟槽，竖向沟槽包括相连的上沟槽和下沟槽，上沟槽和下沟槽内部分别有氧化层和多晶层，在相邻的沟槽间设有p型阱，p型阱内置n+发射区和p+型短路区，n+发射区位于p型阱上方边部，p+型短路区位于n+发射区中间，沟槽顶部设有保护氧化层和发射极金属，保护氧化层中设置金属层形成发射极和栅极。本实用新型专利技术中IGBT器件中分离栅采用上下结构，设计精巧，IGBT器件内部结构紧凑、无缝隙，能够降低IGBT器件米勒电容，提高IGBT开关速度，有效地降低开关损耗，安全可靠。安全可靠。安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种异型槽分离栅IGBT结构


[0001]本技术涉及IGBT结构
，特别涉及一种异型槽分离栅IGBT结构。

技术介绍

[0002]绝缘栅晶体管(IGBT)作为新型电力半导体场控自关断器件，集功率MOSFET的高速性能与双极性器件的低电阻于一体，具有输进阻抗高，电压控制功耗低，控制电路简单，耐高压，承受电流大等特性，在各种电力变换中获得极广泛的应用。随着应用功率不断增加，IGBT开关损耗也随之上升，异型槽分离栅IGBT通过独特的分离栅设计，明显降低IGBT开关损耗。

技术实现思路

[0003]本技术提供一种异型槽分离栅IGBT结构，具有上下结构分离栅，降低IGBT器件米勒电容，有效地降低开关损耗。
[0004]具体技术方案是一种异型槽分离栅IGBT结构，包括集电极，所述集电极的上方设置有n型衬底，所述n型衬底的内部设置有规律排布的竖向沟槽，所述竖向沟槽包括相连的上沟槽和下沟槽，所述下沟槽位于所述上沟槽的下方，在所述下沟槽内侧壁及底壁上有下沟槽发射极厚栅氧化层，在所述下沟槽发射极厚栅氧化层内侧有下沟槽发射极多晶层，在所述下沟槽发射极多晶层顶部有隔离氧化层，在所述上沟槽内侧壁上有上沟槽栅极栅氧化层，在所述上沟槽栅极栅氧化层内部、所述隔离氧化层上方有上沟槽栅极多晶层，在相邻的所述沟槽间设有p型阱，所述p型阱内置n+发射区和p+型短路区，所述n+发射区位于所述p型阱上方边部，所述p+型短路区位于所述n+发射区中间，所述沟槽顶部设有保护氧化层和发射极金属，所述保护氧化层中设置金属层形成发射极和栅极。r/>[0005]进一步，所述沟槽形貌呈瓶状，所述下沟槽的宽度大于所述上沟槽的宽度，所述下沟槽的高度低于所述上沟槽的高度。
[0006]进一步，所述p型阱的高度低于所述上沟槽的高度。
[0007]进一步，所述集电极包括：集电极金属和p+集电极，所述p+集电极位于所述集电极金属与所述n型衬底之间。
[0008]相对于现有技术而言，本技术的有益效果是：IGBT器件中分离栅采用上下结构，设计精巧，IGBT器件内部结构紧凑、无缝隙，能够降低IGBT器件米勒电容，提高IGBT开关速度，有效地降低开关损耗，安全可靠。
附图说明
[0009]构成本申请的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0010]图1为本技术实施例公开的步骤S1实施完成对应结构示意图；
[0011]图2为本技术实施例公开的步骤S2实施完成对应结构示意图；
[0012]图3为本技术实施例公开的步骤S3实施完成对应结构示意图；
[0013]图4为本技术实施例公开的步骤S4实施完成对应结构示意图；
[0014]图5为本技术实施例公开的步骤S5实施完成对应结构示意图；
[0015]图6为本技术实施例公开的步骤S6实施完成对应结构示意图；
[0016]图7为本技术实施例公开的步骤S7实施完成对应结构示意图；
[0017]图8为本技术实施例公开的步骤S8实施完成对应结构示意图；
[0018]图9为本技术实施例公开的步骤S9实施完成对应结构示意图；
[0019]图10为本技术实施例公开的步骤S10实施完成对应结构示意图；
[0020]图11为本技术实施例公开的步骤S11实施完成对应结构示意图；
[0021]图12为本技术实施例公开的步骤S12实施完成对应结构示意图。
[0022]其中：1、集电极金属，2、p+集电极，3、n型衬底，4、硬掩膜，5、上沟槽栅极栅氧化层，6、氮化硅阻挡层，7、沟槽底部，8、下沟槽发射极厚栅氧化层，9、下沟槽发射极多晶层，10、隔离氧化层，11、上沟槽栅极多晶层，12、p型阱，13、n+发射区，14、p+型短路区，15、保护氧化层，16、发射极金属，17、第一次沟槽刻蚀窗口。
具体实施方式
[0023]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本技术作进一步详细说明。在此，本技术的示意性实施方式及其说明用于解释本技术，但并不作为对本技术的限定。
[0024]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”是指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0025]下面是结合附图1
‑
12对本技术进行的描述：其中，图12即为本技术的结构示意图，
[0026]实施例：一种异型槽分离栅IGBT结构，包括集电极，所述集电极的上方设置有n型衬底3，所述n型衬底3的内部设置有规律排布的竖向沟槽，所述竖向沟槽包括相连的上沟槽和下沟槽，所述下沟槽位于所述上沟槽的下方，在所述下沟槽内侧壁及底壁上有下沟槽发射极厚栅氧化层8，在所述下沟槽发射极厚栅氧化层8内侧有下沟槽发射极多晶层9，在所述下沟槽发射极多晶层9顶部有隔离氧化层10，在所述上沟槽内侧壁上有上沟槽栅极栅氧化层5，在所述上沟槽栅极栅氧化层5内部、所述隔离氧化层10上方有上沟槽栅极多晶层11，在相邻的所述沟槽间设有p型阱12，所述p型阱12内置n+发射区13和p+型短路区14，所述n+发射区13位于所述p型阱12上方边部，所述p+型短路区14位于所述n+发射区13中间，所述沟槽顶部设有保护氧化层15和发射极金属16，所述保护氧化层15中设置金属层形成发射极和栅极。
[0027]进一步，所述沟槽形貌呈瓶状，所述下沟槽的宽度大于所述上沟槽的宽度，所述下沟槽的高度低于所述上沟槽的高度。
[0028]进一步，所述p型阱12的高度低于所述上沟槽的高度。
[0029]进一步，所述集电极包括：集电极金属1和p+集电极2，所述p+集电极2位于所述集电极金属1与所述n型衬底3之间。
[0030]本申请中所描述的异型槽分离栅IGBT结构的制造方法，包括以下步骤：
[0031]S1、所述n型衬底3表面淀积7000A致密氧化层作为硬掩膜4，
[0032]S2、第一次光刻，通过光刻、刻蚀工艺在所述硬掩膜4顶部光刻出第一次沟槽刻蚀窗口17，
[0033]S3、第一次沟槽刻蚀3.5um，高温牺牲氧化，牺牲氧化去除，自所述n型衬底3顶部向下刻蚀形成上沟槽，此时上沟槽的底部即为沟槽底部7，在上沟槽内壁生长所述上沟槽栅极栅氧化层5，
[0034]S4、在步骤S3中形成的所述上沟槽栅极栅氧化层5内部表面淀积所述氮化硅阻挡层6，
[0035]S5、第二次沟槽刻蚀2.5um，自步骤S4中所述氮化硅阻挡层6底部向下刻蚀形成下沟槽，此时下沟槽的底部即为所述沟槽底部7，相对于步骤S3中，所述沟槽底部7位置发生了变化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异型槽分离栅IGBT结构，其特征在于，包括集电极，所述集电极的上方设置有n型衬底(3)，所述n型衬底(3)的内部设置有规律排布的竖向沟槽，所述竖向沟槽包括相连的上沟槽和下沟槽，所述下沟槽位于所述上沟槽的下方，在所述下沟槽内侧壁及底壁上有下沟槽发射极厚栅氧化层(8)，在所述下沟槽发射极厚栅氧化层(8)内侧有下沟槽发射极多晶层(9)，在所述下沟槽发射极多晶层(9)顶部有隔离氧化层(10)，在所述上沟槽内侧壁上有上沟槽栅极栅氧化层(5)，在所述上沟槽栅极栅氧化层(5)内部、所述隔离氧化层(10)上方有上沟槽栅极多晶层(11)，在相邻的所述沟槽间设有p型阱(12)，所述p型阱(12)内置n+发射区(13)和p+型短路区(14)，所述n+发射区(13)位于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永利，王新强，王丕龙，刘文，
申请(专利权)人：青岛佳恩半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：