[发明专利]沟槽型IGBT及其制备方法

说明书

本发明提供了一种沟槽型IGBT及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：S1，提供具有发射区的基体，形成贯穿基体的第一表面和发射区的沟槽；S2，形成覆盖沟槽和第一表面的第一栅氧层，并形成覆盖第一栅氧层的栅极层，栅极层中的部分填充于沟槽中；S3，在沟槽之间的基体中形成贯穿栅极层和第一栅氧层并延伸至发射区内的接触孔，在接触孔的部分表面形成第二栅氧层，并在接触孔中形成发射极，第二栅氧层隔离发射极和栅极层。该制备方法通过上述第二栅氧层隔离发射极和栅极层，有效避免了栅极和发射极短接而导致的IGBT失效。并且，上述制备方法中还能够进一步通过增大接触孔与发射区的接触面积，使得接触孔与发射区之间的过电流能力增强。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种沟槽型IGBT及其制备方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，是一种由BJT(双极型晶体管)和MOS(绝缘栅型场效应晶体管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，IGBT是一种双极器件，既有MOSFET的输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高、开关损耗小的优点，又具有双极功率晶体管的电流密度大、饱和压降低、电流处理能力强的优点。

IGBT主要包括平面性IGBT和沟槽型IGBT，其中，沟槽型IGBT通常如图1所示，包括栅氧层210＇、栅极220＇、漂移区110＇、阱区120＇、发射区130＇、层间介质层30＇、发射极40＇、发射极引出层50＇，场截止区140＇、集电区150＇和集电极60＇，沟槽型IGBT的衬底中形成有沟槽，栅极220＇和栅氧层210＇均设置于沟槽中。相比于平面型IGBT，沟槽型IGBT能够大幅降低通态压降。

在目前制备沟槽型IGBT的工艺中，在形成栅氧层之后沉积多晶硅等栅极材料，部分栅极材料填充于凹槽中，通常还需要通过回刻工艺去除沟槽之外的栅极材料，然而，上述回刻工艺易导致部分栅极材料残留，从而导致栅极和发射极短接，使得IGBT失效。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种沟槽型IGBT及其制备方法，以解决现有技术中制备沟槽型IGBT的工艺易导致栅极和发射极短接而使得IGBT失效的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种沟槽型IGBT的制备方法，包括以下步骤：S1，提供具有发射区的基体，形成贯穿基体的第一表面和发射区的沟槽；S2，形成覆盖沟槽和第一表面的第一栅氧层，并形成覆盖第一栅氧层的栅极层，栅极层中的部分填充于沟槽中；S3，在沟槽之间的基体中形成贯穿栅极层和第一栅氧层并延伸至发射区内的接触孔，在接触孔的部分表面形成第二栅氧层，并在接触孔中形成发射极，第二栅氧层隔离发射极和栅极层。

进一步地，步骤S3包括：形成覆盖栅极层的层间介质层；形成从层间介质层的表面贯穿至发射区内的接触孔，在接触孔底部填充第一发射极材料，第一发射极材料的上表面低于位于第一表面上的第一栅氧层的下表面；形成覆盖接触孔的裸露表面的第二栅氧层；在接触孔中除第二栅氧层之外的区域填充第二发射极材料，第二发射极材料与第一发射极材料接触构成发射极。

进一步地，形成接触孔的步骤包括：一次刻蚀形成贯穿层间介质层的第一通孔；沿至少部分第一通孔进行二次刻蚀，以形成贯穿至发射区内的第二通孔，第二通孔与第一通孔连通构成接触孔。

进一步地，形成覆盖接触孔的裸露表面的第二栅氧层的步骤包括：在层间介质层上沉积氧化层材料，以使部分氧化层材料填充于接触孔中，并去除位于接触孔之外的氧化层材料，得到位于接触孔中的氧化层；在氧化层中形成贯穿至第一发射极材料的第三通孔，剩余的氧化层构成第二栅氧层。

进一步地，在栅极层上沉积介质层材料并进行热回流处理，以得到层间介质层。

进一步地，介质层材料包括非掺杂硅玻璃和硼磷硅玻璃。

进一步地，在形成发射极的步骤之后，步骤S3还包括以下步骤：在层间介质层上形成发射极引出层，以使发射极引出层与发射极接触。