[发明专利]一种沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法

说明书

本发明涉及IGBT技术领域，且公开了一种沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法，包括集电极金属和p+集电极：集电极金属的上方设有n型衬底，n型衬底的内部设有有规律排布的沟槽体，沟槽体的底部设有下沟槽发射极栅氧化层与下沟槽发射极多晶层，下沟槽发射极多晶层的顶部设有隔离氧化层，隔离氧化层的上方设有上沟槽栅极栅氧化层。该沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法，通过进行独特的两次刻蚀沟槽工艺，能够形成上下结构分离栅，从而降低IGBT器件米勒电容的同时，起到有效地降低开关损耗效果，使得对现有沟槽时分离栅IGBT结构有效改进的作用下，起到克服现有中随着应用功率不断增加，从而导致IGBT关断损耗也随之上升的问题。

技术领域

本发明涉及IGBT技术领域，具体为一种沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法。

背景技术

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。

在现有技术中，随着应用功率不断增加，导致IGBT关断损耗也随之上升，使得现有沟槽式分离栅IGBT结构难以实现对内部有效改进的同时，达到明显降低IGBT开关损耗的效益。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法，具备通过独特的两次刻蚀沟槽工艺起到有效地降低开关损耗的优点，解决了传统技术上IGBT开关损耗较高的问题。

本发明提供如下技术方案：一种沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法，包括集电极金属和p+集电极：

所述集电极金属的上方设有n型衬底，所述n型衬底的内部设有有规律排布的沟槽体，所述沟槽体的底部设有下沟槽发射极栅氧化层与下沟槽发射极多晶层，所述下沟槽发射极多晶层的顶部设有隔离氧化层，所述隔离氧化层的上方设有上沟槽栅极栅氧化层，所述上沟槽栅极栅氧化层的上方设有上沟槽栅极多晶层，所述沟槽体中部的两侧分布有p型阱，所述p型阱的内部设有n+型发射区与p+型短路区，所述沟槽体的顶部设有保护氧化层与发射极金属，所述发射极金属位于保护氧化层的上方。

优选的，所述沟槽体经过两次刻蚀形成本体沟槽式分离栅IGBT结构。

一种沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法，包括以下步骤：

S1，n型衬底表面淀积5000A致密氧化层作为硬掩膜；

S2，第一次光刻，通过光刻、刻蚀工艺在硬掩膜顶部光刻出第一次沟槽体刻蚀窗口；

S3，第一次沟槽体刻蚀3.5微米，高温牺牲氧化，牺牲氧化去除，生长上沟槽栅极栅氧化层；

S4，淀积氮化硅(SIN)阻挡层；

S5，第二次沟槽体刻蚀2.5微米，高温牺牲氧化，牺牲氧化去除，生长下沟槽发射极栅氧化层；

S6，上沟槽氮化硅(SIN)去除，淀积下沟槽发射极多晶层，刻蚀回刻下沟槽发射极多晶层，淀积隔离氧化层，刻蚀回刻隔离氧化层；

S7，淀积上沟槽栅极多晶层，刻蚀回刻上沟槽栅极多晶层；

S8，第三次光刻，通过光刻在n型外延层顶部光刻出p型阱(BODY)注入窗口，进行BODY注入，退火形成p型阱；

S9，第四次光刻，光刻出n+型发射区注入窗口，n+离子注入，化学气相淀积氧化层；

S10，第五次光刻，通过光刻刻蚀工艺，蚀刻出发射极接触孔，p+离子注入，在875℃温度下，氮气气氛中退火30分钟；