【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体，具体涉及一种绝缘栅双极型晶体管(igbt)器件，更具体地涉及igbt的沟槽栅结构及其制造方法。
技术介绍
1、绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,igbt)是由双极型三极管(bipolar junction transistor,bjt)和绝缘栅型场效应管(metal oxidesemiconductor,mos)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,mosfet)的高输入阻抗和双极型三极管的低导通压降两方面的优点。由于igbt低开关损耗、简单的门极控制、优良的开关可控性等优点，现已成为电力电子领域的新一代主流产品，在家电变频控制、工业控制、机车传动、电力电子装置以及新能源电网接入中得到广泛应用。
2、电力电子器件性能始终是朝着更高的电流密度、更小的通态压降、更低关断损耗的方向发展，igbt是电力电子系统能量控制和转换的重要开关元器件之一，它的性能好坏直接影响着电力电子系统的转换效率、体积和重量。为了提升igbt电流密度，igbt的原胞尺寸在不断缩小中，但是越小的igbt原胞尺寸，对igbt工艺和良率的影响会越大。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种绝缘栅双极型晶体管的沟槽栅结构及其制造方法，用于解决现有技术中进一步缩小igbt的
2、为实现上述目的及其它相关目的，本申请提供一种绝缘栅双极型晶体管的沟槽栅结构，包括：
3、形成在衬底中的多个沟槽，该沟槽呈类似保龄球瓶的形状，沟槽下部的拐角呈圆化状，沟槽下部的宽度大于沟槽上部的宽度，沟槽下部的高度大于沟槽上部的高度；
4、形成在沟槽侧壁和底部的栅介质层；以及
5、形成在沟槽内的栅极层。
6、优选的，该沟槽栅结构还包括形成在沟槽下部和沟槽上部交接处的栅隔离层。
7、优选的，沟槽下部的宽度为3微米-3.5微米，沟槽上部的宽度为2微米-2.5微米；沟槽下部的高度为5微米-5.5微米，沟槽上部的高度为1微米-1.5微米。
8、优选的，栅介质层的厚度为0.4微米-0.5微米，栅隔离层的厚度为0.2微米-0.3微米。
9、优选的，栅介质层和栅隔离层的材料包括氧化硅，栅极层的材料包括多晶硅。
10、本申请还提供一种绝缘栅双极型晶体管器件，该igbt器件包括上述沟槽栅结构。
11、本申请还提供一种绝缘栅双极型晶体管的沟槽栅结构的制造方法，包括：
12、步骤一，提供一衬底，在衬底中形成第一沟槽，在第一沟槽的侧壁形成侧墙；
13、步骤二，刻蚀第一沟槽下方的衬底以形成第二沟槽，对第二沟槽进行拐角圆化处理；
14、步骤三，在第二沟槽的内壁形成氧化物层；
15、步骤四，去除侧墙中的氮化硅层；
16、步骤五，在第一沟槽和第二沟槽内填充栅极层。
17、优选的，侧墙由氧化硅层和氮化硅层组成的层叠结构构成。
18、优选的，步骤二结束后，第一沟槽和第二沟槽的组合构成的沟槽呈类似保龄球瓶的形状。
19、优选的，步骤三中，通过热氧化工艺在第二沟槽的内壁形成氧化物层。
20、优选的，步骤四中，通过湿法刻蚀工艺去除侧墙中的氮化硅层。
21、优选的，步骤五中实施的步骤包括：通过沉积工艺在衬底上形成栅极层，填满第一沟槽和第二沟槽；通过平坦化工艺去除衬底表面的栅极层。
22、优选的，步骤五结束后，还包括以下步骤：去除位于第一沟槽内的栅极层；在位于第二沟槽内的栅极层的顶部形成栅隔离层；在第一沟槽内再次填充栅极层。
23、优选的，通过回刻蚀工艺去除位于第一沟槽内的栅极层。
24、优选的，通过依序实施的共形沉积工艺和刻蚀工艺在位于第二沟槽内的栅极层的顶部形成栅隔离层。
25、如上所述，本申请提供的igbt的沟槽栅结构、igbt器件及其制造方法，具有以下有益效果：进一步减小mesa，提升器件性能；还可以进一步降低qg，提升器件性能。
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1.一种绝缘栅双极型晶体管的沟槽栅结构，其特征在于，所述沟槽栅结构包括：
2.根据权利要求1所述的沟槽栅结构，其特征在于，所述沟槽栅结构还包括形成在所述沟槽下部和所述沟槽上部交接处的栅隔离层。
3.根据权利要求1所述的沟槽栅结构，其特征在于，所述沟槽下部的宽度为3微米-3.5微米，所述沟槽上部的宽度为2微米-2.5微米；所述沟槽下部的高度为5微米-5.5微米，所述沟槽上部的高度为1微米-1.5微米。
4.根据权利要求1所述的沟槽栅结构，其特征在于，所述栅介质层的厚度为0.4微米-0.5微米，所述栅隔离层的厚度为0.2微米-0.3微米。
5.根据权利要求1所述的沟槽栅结构，其特征在于，所述栅介质层和所述栅隔离层的材料包括氧化硅，所述栅极层的材料包括多晶硅。
6.一种绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于，所述绝缘栅双极型晶体管器件包括如权利要求1-5中任一项所述的沟槽栅结构。
7.一种绝缘栅双极型晶体管的沟槽栅结构的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述侧墙
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤二结束后，所述第一沟槽和所述第二沟槽的组合构成的沟槽呈类似保龄球瓶的形状。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤三中，通过热氧化工艺在所述第二沟槽的内壁形成所述氧化物层。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤四中，通过湿法刻蚀工艺去除所述侧墙中的氮化硅层。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤五中实施的步骤包括：通过沉积工艺在所述衬底上形成栅极层，填满所述第一沟槽和所述第二沟槽；通过平坦化工艺去除所述衬底表面的栅极层。
13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤五结束后，还包括以下步骤：去除位于所述第一沟槽内的栅极层；在位于所述第二沟槽内的栅极层的顶部形成栅隔离层；在所述第一沟槽内再次填充栅极层。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，通过回刻蚀工艺去除位于所述第一沟槽内的栅极层。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，通过依序实施的共形沉积工艺和刻蚀工艺在位于所述第二沟槽内的栅极层的顶部形成所述栅隔离层。
...【技术特征摘要】
1.一种绝缘栅双极型晶体管的沟槽栅结构，其特征在于，所述沟槽栅结构包括：
2.根据权利要求1所述的沟槽栅结构，其特征在于，所述沟槽栅结构还包括形成在所述沟槽下部和所述沟槽上部交接处的栅隔离层。
3.根据权利要求1所述的沟槽栅结构，其特征在于，所述沟槽下部的宽度为3微米-3.5微米，所述沟槽上部的宽度为2微米-2.5微米；所述沟槽下部的高度为5微米-5.5微米，所述沟槽上部的高度为1微米-1.5微米。
4.根据权利要求1所述的沟槽栅结构，其特征在于，所述栅介质层的厚度为0.4微米-0.5微米，所述栅隔离层的厚度为0.2微米-0.3微米。
5.根据权利要求1所述的沟槽栅结构，其特征在于，所述栅介质层和所述栅隔离层的材料包括氧化硅，所述栅极层的材料包括多晶硅。
6.一种绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于，所述绝缘栅双极型晶体管器件包括如权利要求1-5中任一项所述的沟槽栅结构。
7.一种绝缘栅双极型晶体管的沟槽栅结构的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述侧墙由氧化硅层和氮化硅层组成的层叠结构构成...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘嘉，杨继业，卢烁今，许洁，张鹏，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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