[发明专利]一种带载流子存储层的沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法

说明书

本发明涉及IGBT技术领域，且公开了一种带载流子存储层的沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法，包括集电极金属，所述集电极金属的内部设有P+集电极，所述P+集电极的上方设置有n型衬底，所述n型衬底的内部设置有规律排布的下沟槽和上沟槽，所述下沟槽的顶部两侧设置有n型存储(CS)层，所述下沟槽的内部有发射极栅氧化层和下沟槽发射极多晶层，所述下沟槽的顶部设置有隔离氧化层，所述隔离氧化层上方设置有n型外延层，所述n型外延层的内部设置上沟槽。该发明，通过此沟槽式带CS层分离栅IGBT结构中，下沟槽内部多晶层与发射极短接，可有效降低沟槽IGBT米勒电容，同时增加n型存储(CS)层，降低IGBT开关、导通损耗。

技术领域

本发明涉及IGBT技术领域，具体为一种带载流子存储层的沟槽式分离栅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。

随着应用功率不断增加，IGBT关断损耗也随之上升，沟槽式分离栅IGBT通过独特的分离栅设计，明显降低IGBT开关损耗。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种带载流子存储层的沟槽式分离栅IGBT结构及其制造方法，具备IGBT通过独特的上下结构分离栅设计，降低IGBT器件米勒电容，同时增加n型存储(CS)层，有效地降低开关、导通损耗的优点，解决了IGBT背景技术中所提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种带载流子存储层的沟槽式分离栅IGBT结构，包括集电极金属，所述集电极金属的内部设有P+集电极，所述P+集电极的上方设置有n型衬底，所述n型衬底的内部设置有规律排布的下沟槽和上沟槽，所述下沟槽的顶部两侧设置有n型存储(CS)层，所述下沟槽的内部有发射极栅氧化层和下沟槽发射极多晶层，所述下沟槽的顶部设置有隔离氧化层，所述隔离氧化层上方设置有n型外延层，所述n型外延层的内部设置上沟槽，所述浅p阱分布于上沟槽左右两侧，所述浅p阱内置n+型发射极与p+型短路区，所述上沟槽的内部设置有栅氧氧化层，所述上沟槽的内部设置有栅极多晶层，所述上沟槽的内部设置有保护氧化层，所述上沟槽的内部设置有发射极金属。

2.优选的，所述下沟槽利用两次沟槽刻蚀及一次外延形成分离栅结构，且利用离子注入形成CS层。

3.一种带载流子存储层的沟槽式分离栅IGB制造方法，其特征在于：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一；

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刻蚀窗口；

S3，沟槽刻蚀2.5微米，去除硬掩膜一；

S4，高温牺牲氧化，生长下沟槽发射极栅氧化层，淀积下沟槽发射极多晶层，化学机械抛光；

S5、第二次光刻，通过光刻工艺在n型衬底顶部光刻出n型存储(CS)层注入窗口，注入12次方剂量n型杂质，淀积隔离氧化层；

S6，特殊外延，厚度3.5微米，淀积5000A致密氧化层作为硬掩膜二；

S7，第二次光刻，通过光刻、刻蚀工艺在硬掩膜的顶部光刻、刻蚀出上沟槽窗口；刻蚀沟槽3.5微米；

S8，高温牺牲氧化，生长上沟槽栅极氧化层，淀积上沟槽栅极多晶层，多晶回刻；

S9，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；

S10，第四次光刻，光刻出n+型发射极注入窗口，n+离子注入，化学气相淀积氧化层；