[发明专利]一种沟槽栅IGBT器件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制作领域，尤其涉及一种沟槽栅IGBT器件及其制作方法。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。

目前功率IGBT器件根据制备工艺主要分成两大类，一种是利用平面栅极形成的平面IGBT器件；另外一种是沟槽栅IGBT器件。沟槽栅IGBT通过改变器件结构有效的提升了载流子浓度，降低了通态压降和提升了电流密度，目前逐渐成为占主导地位的功率IGBT器件。

但由于沟槽栅IGBT器件的制备工艺限制，导致沟槽底部的栅氧层偏薄，如图1所示，从图1中可以看出，沟槽底部栅氧层厚度约为120nm，沟槽侧壁的栅氧层厚度大约为150nm，在沟槽底部栅氧层厚度较薄的情况下，沟槽栅IGBT器件工作时，容易导致沟槽栅IGBT器件的栅极在沟槽底部被击穿，为避免沟槽栅IGBT器件的栅极在沟槽底部被击穿的现象发生，需要对沟槽底部的栅氧层厚度进行优化。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种沟槽栅IGBT器件及其制作方法，以解决现有技术中沟槽栅IGBT器件的栅极在沟槽底部容易被击穿问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种沟槽栅IGBT器件的制作方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底具有开口位于所述半导体衬底表面的沟槽，所述沟槽包括垂直于所述半导体表面的侧壁和与所述沟槽开口相对的底部；

形成第一栅氧层，所述第一栅氧层覆盖所述沟槽的侧壁和底部；

填充第一掺杂的第一多晶硅层，以填满所述沟槽；

移除所述第一多晶硅层，保留所述沟槽底部的所述第一多晶硅层，所述第一多晶硅层形成第一栅极；

移除所述沟槽侧壁上的所述第一栅氧层；

形成第二栅氧层，所述第二栅氧层覆盖所述第一栅氧层、所述第一栅极和所述沟槽的侧壁；

在所述沟槽内填充第二掺杂的第二多晶硅层，以填满所述沟槽；

刻蚀所述第二多晶硅层形成第二栅极；

其中，所述第一栅氧层的厚度大于或等于所述第二栅氧层的厚度。

可选地，所述半导体衬底为单晶硅衬底、外延硅衬底、硅锗衬底或化合物半导体衬底。

可选地，在所述形成第一栅氧层之前还包括：

在所述沟槽内生长一层牺牲氧化层；

去除所述牺牲氧化层。

可选地，所述去除所述牺牲氧化层包括：

采用湿法刻蚀工艺去除所述牺牲氧化层。

可选地，所述牺牲氧化层的厚度范围为包括端点值。

可选地，所述形成第一栅氧层包括：

采用热氧化工艺形成所述第一栅氧层；

所述形成第二栅氧层包括：

采用热氧化工艺形成所述第二栅氧层。

可选地，所述热氧化工艺采用水平炉管或立式炉管进行。

可选地，所述热氧化工艺采用的氧化温度范围为700℃-1200℃，包括端点值。

另外，本发明还提供一种沟槽栅IGBT器件，采用上面任意一项所述的沟槽栅IGBT器件制作方法制作形成，所述沟槽栅IGBT器件包括：

半导体衬底；

开口位于所述半导体衬底表面上的沟槽，所述沟槽包括垂直于所述半导体表面的侧壁和与所述沟槽开口相对的底部；

覆盖所述沟槽底部的第一栅氧层；

位于所述第一栅氧层背离所述沟槽底部的表面，且填充所述沟槽底部的第一栅极；

位于所述沟槽内，且覆盖所述第一栅极、所述第一栅氧层以及所述沟槽侧壁的第二栅氧层；

位于所述第二栅氧层形成的沟槽内的第二栅极；

其中，所述第一栅氧层的厚度大于或等于所述第二栅氧层的厚度。

可选地，所述沟槽的深度为2μm-20μm，包括端点值；沟槽开口宽度为1μm-10μm，包括端点值。

可选地，所述第一栅氧层的厚度范围为包括端点值。

可选地，所述第二栅氧层的厚度范围为包括端点值。

可选地，所述半导体衬底为单晶硅衬底、外延硅衬底、硅锗衬底或化合物半导体衬底。

可选地，所述第一栅极的掺杂浓度范围为1e11at/cm3-1e17at/cm3，包括端点值；所述第二栅极的掺杂浓度范围为1e18at/cm3-1e21at/cm3，包括端点值。