高密度TrenchIGBT的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高密度Trench IGBT的制造方法，包括步骤：S1、提供一衬底；S2、在衬底上制备Pwell注入区；S3、在Pwell注入区制备沟槽，沟槽延伸至衬底；S4、在沟槽内制备栅氧化层；S5、在沟槽内制备多晶硅区；S6、在Pwell注入区上制备Nplus注入区；S7、制备绝缘介质层和正面金属区；S8、制备集电极金属区。本发明专利技术的高密度Trench IGBT的制造方法，通过将Pwell注入的工艺顺序提前至栅氧化前完成，可以提高器件RBSOA能力的同时保证阈值稳定。RBSOA能力的同时保证阈值稳定。RBSOA能力的同时保证阈值稳定。

【技术实现步骤摘要】
高密度Trench IGBT的制造方法


[0001]本专利技术属于半导体产品
，具体地说，本专利技术涉及一种高密度Trench IGBT的制造方法。

技术介绍

[0002]绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)结合了BJT(双极结型晶体管)的低导通压降和MOSFET(绝缘栅型场效应晶体管)的高输入阻抗两个优点，具有全控型、电压驱动、低导通压降以及低开关损耗等特点。其应用也越来越广泛，目前广泛应用于高压电网、轨道交通、电动汽车、工业、军工以及家电等各大领域，是一种重要的功率半导体器件。
[0003]随着技术更新迭代，现有的IGBT技术普遍都是Trench IGBT技术，并且沟槽结构也比较深，一般深度在5um以上，沟槽的引入增加了表面载流子存储效应，且trench的密度越高，表面的载流子存储效应会越强，进一步降低器件的应用功耗。高密度Trench IGBT的结构中，dummy trench的引入进一步提高了表面载流子存储效应，在器件正向导通时，大量载流子存储在器件的表面以及漂移区中，使得器件在导通时具有较低的导通电压；在开关状态下，由于载流子存储的电荷主要集中在器件的表面漂移区中间，器件背面存储的载流子基本不变，器件关断时的拖尾电流基本不变，器件的关断损耗与常规Trench IGBT相比差不多。
[0004]但是，表面存储效应越强意味着发射极面积占比下降，流经发射极的空穴密度更大，容易发生闩锁效应，导致器件的RBSOA能力明显下滑，降低器件性能。目前高密度Trench IGBT的工艺流程如图3a
‑
3f所示：首先选择合适的衬底外延，如图图3a；然后光刻刻蚀形成沟槽(trench)区域，如图图3b；然后在氧化炉中高温氧化形成栅氧化层(Gate oxide)，如图图3c；然后通过离子注入、高温扩散形成Pwell区，如图图3d；最后通过多次光刻刻蚀、注入、扩散、金属化等步骤形成器件完整结构，如图图3f。
[0005]在现有高密度Trench IGBT的制作方法中，提升RBSOA能力是注入扩散的方式在Nplus下方的形成高浓度的Pplus区，降低Nplus下方的P区电阻。但对于高密度trench结构中，沟槽之间的间距很小，高浓度的Pplus区会影响到沟道，导致IGBT阈值大幅提高，因此在高密度trench结构中的高浓度的硼注入用于形成良好的欧姆合金，采用特定的手段使得硼离子加重，不会发生扩散。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提供一种高密度Trench IGBT的制造方法，目的是提高器件RBSOA能力的同时保证阈值稳定。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：高密度Trench IGBT的制造方法，包括步骤：
[0008]S1、提供一衬底；
[0009]S2、在衬底上制备Pwell注入区；
[0010]S3、在Pwell注入区制备沟槽，沟槽延伸至衬底；
[0011]S4、在沟槽内制备栅氧化层；
[0012]S5、在沟槽内制备多晶硅区；
[0013]S6、在Pwell注入区上制备Nplus注入区；
[0014]S7、制备绝缘介质层和正面金属区；
[0015]S8、制备集电极金属区。
[0016]所述步骤S2中，通过hard mask光刻刻蚀形成Pwell注入区。
[0017]所述Pwell注入区的浓度为1e15～1e18cm
‑3。
[0018]所述步骤S3中，通过光刻刻蚀打开硬掩模层沟槽区域，去除光刻胶后刻蚀形成所述沟槽。
[0019]所述步骤S3中，所述沟槽的宽度为0.5～5um，沟槽的深度为1～10um。
[0020]所述步骤S4中，牺牲氧化层修复修复刻蚀缺陷，再通过高温氧化形成所述栅氧化层。
[0021]所述步骤S4中，所述栅氧化层的厚度为10～500nm。
[0022]所述步骤S5中，沉积多晶硅，使多晶硅填满所述沟槽并将表面的多晶硅刻蚀干净，形成所述多晶硅区。
[0023]所述步骤S6中，依次通过光刻刻蚀、离子注入和热扩散，制备形成所述Nplus注入区。
[0024]所述Nplus注入区的浓度为1e18～1e21cm
‑3。
[0025]本专利技术的高密度Trench IGBT的制造方法，通过将Pwell注入的工艺顺序提前至栅氧化前完成，可以提高器件RBSOA能力的同时保证阈值稳定。
附图说明
[0026]本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
[0027]图1是本专利技术高密度Trench IGBT的制造方法的流程示意图；
[0028]图2a
‑
图2h是本专利技术高密度Trench IGBT的形成过程示意图；
[0029]图3a
‑
图3f是现有高密度Trench IGBT的形成过程示意图：
[0030]图中标记为：
[0031]101、衬底；102、Pwell注入区；
[0032]103、沟槽区；
[0033]104、栅氧化层；
[0034]105、多晶硅区；
[0035]106、Nplus注入区；
[0036]107、绝缘介质层；
[0037]108、正面金属区；
[0038]109、集电极金属区；
[0039]201、外延层；202、Trench；203、Gate oxide；
[0040]204、多晶硅；
[0041]205、Pwell区；206、dummy trench；207、Nplus；208、Gate trench。
具体实施方式
[0042]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本专利技术的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
[0043]如图1所示，本专利技术提供了一种高密度Trench IGBT的制造方法，包括如下的步骤：
[0044]S1、提供一衬底；
[0045]S2、在衬底上制备Pwell注入区；
[0046]S3、在Pwell注入区制备沟槽，沟槽延伸至衬底；
[0047]S4、在沟槽内制备栅氧化层；
[0048]S5、在沟槽内制备多晶硅区；
[0049]S6、在Pwell注入区上制备Nplus注入区；
[0050]S7、制备绝缘介质层和正面金属区；
[0051]S8、制备集电极金属区。
[0052]具体地说，为了在现有工艺基础上提升高密度Trench IGBT的RBSOA能力，本专利技术提出的一种高密度Trench IGBT制造方法工艺流程示意图如图1所示，与现有高密度Trench IGBT的制造工艺流程相比，本专利技术提出的一种高密度Trench IG本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高密度Trench IGBT的制造方法，其特征在于，包括步骤：S1、提供一衬底；S2、在衬底上制备Pwell注入区；S3、在Pwell注入区制备沟槽，沟槽延伸至衬底；S4、在沟槽内制备栅氧化层；S5、在沟槽内制备多晶硅区；S6、在Pwell注入区上制备Nplus注入区；S7、制备绝缘介质层和正面金属区；S8、制备集电极金属区。2.根据权利要求1所述的高密度Trench IGBT的制造方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过hard mask光刻刻蚀形成Pwell注入区。3.根据权利要求1所述的高密度Trench IGBT的制造方法，其特征在于，所述Pwell注入区的浓度为1e15～1e18cm
‑3。4.根据权利要求1至3任一所述的高密度Trench IGBT的制造方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过光刻刻蚀打开硬掩模层沟槽区域，去除光刻胶后刻蚀形成所述沟槽。5.根据权利要求1至3任一所述的高密度Trench IGBT的制造方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛涛，肖秀光，吕磊，朱辉，
申请(专利权)人：安徽瑞迪微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：