[发明专利]深槽绝缘栅双极型晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种深槽绝缘栅双极型晶体管及其制造方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称“IGBT”)，是由双极型三极管(BJT)和绝缘栅型场效应管(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-氧化层-半导体-场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，简称“MOSFET”)的高输入阻抗和巨型晶体管(Giant Transistor，简称“GTR”)的低导通压降两方面的优点，在新能源、白色家电、工业控制、新能源汽车和智能电网中拥有广泛应用。

在IGBT器件的应用中，器件中存在的尖角效应将导致尖端放电等效应，大大地降低器件的击穿电压和可靠性，因此需要尽量避免。而在IGBT器件的制造过程中，形成沟槽沟道后，在掺杂推进的过程中，因为表面效应，掺杂的原子(如B原子)的含量在靠近沟槽的表面相对较少，厚度较薄，因此制造出的沟槽IGBT的栅极导通沟道相对较短，影响了器件的工作电压和性能，相关性能将会与设计值具有明显的差异，即达不到设计效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深槽绝缘栅双极型晶体管及其制造方法，使得IGBT器件中因表面效应而缺少掺杂的半导体与沟槽界面的掺杂浓度得到补偿，提高了工作电压。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种深槽绝缘栅双极型晶体管制造方法，包含以下步骤：

在基底001上进行离子注入，形成掺杂扩散区010，其中，所述形成的掺杂扩散区010在靠近沟槽的边缘区域扩散的厚度大于或者等于其中心区域扩散的厚度；

在形成所述掺杂扩散区010之后，依次形成基极层024、发射极层025、栅区026、绝缘层027、重掺杂区019和集电极层022，得到绝缘栅双极型晶体管。

本发明的实施方式还提供了一种深槽绝缘栅双极型晶体管，包含：基底001、加深的沟槽012、基极层024、发射极层025、发射极020、栅区026、含氧绝缘层014、栅极021、绝缘层027、重掺杂区019、集电极层022、集电极023；

其中，所述基极层024在靠近沟槽的边缘区域扩散的厚度大于或者等于其中心区域扩散的厚度；

所述加深的沟槽012形成在所述基底001上；

在所述加深的沟槽012内自底向上依次填充有所述含氧绝缘层014和栅极材料，所述含氧绝缘层014连接所述栅区016、所述基极层024和所述发射极层025；

所述栅区026包括填充在所述加深的沟槽012内的栅极材料，和用于连通相邻沟槽的栅极连通区；

所述重掺杂区019位于所述基极层内，与所述发射极层025相连；

所述绝缘层027位于所述栅区026和所述发射极层025之间；

在所述基底001下依次有集电极层022和集电极023。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过离子注入，在基底上形成了掺杂扩散区，所形成的掺杂扩散区在靠近沟槽的边缘区域扩散的厚度大于或者等于其中心区域扩散的厚度，使因表面效应而缺少掺杂的半导体与沟槽界面的掺杂浓度得到补偿，从而提高了工作电压。

另外，所述在基底001上进行离子注入，形成掺杂扩散区010的步骤中，采用退火扩散的方式形成所述掺杂扩散区010。具体可以通过以下两种方案得到所述掺杂扩散区010：

第一种方案是：

对所述基底001上进行离子注入，形成注入层007；

退火扩散，形成第一扩散层008；

沉积扩散源009；

第二次退火扩散，形成所述掺杂扩散区010和第二扩散层011；

去除第二扩散层011，得到所述掺杂扩散区010。

在此方案中，在第一次退火扩散之后形成的扩散层由于表面效应，使靠近沟槽的边缘区域扩散的厚度小于中心区域扩散的厚度，从而制造出的沟槽IGBT的栅极导通沟道相对较短，因此影响了器件的工作电压和性能；为了提升IGBT的工作电压，本方案通过沉积扩散源009，然后进行第二次退火扩散，得到了在靠近沟槽的边缘区域扩散的厚度大于或者等于其中心区域扩散的厚度的掺杂扩散区，使因表面效应而缺少掺杂的半导体与沟槽界面的掺杂浓度得到补偿，从而提高了工作电压。

第二种方案是：

对所述基底001上进行离子注入，形成注入层007；

退火扩散，形成第一扩散层008；