[发明专利]一种具有栅极内嵌二极管的沟槽栅IGBT及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制备技术领域，特别是涉及一种具有栅极内嵌二极管的沟槽栅IGBT及其制备方法。

背景技术

在IGBT器件中，采用从大规模集成(LSI)工艺借鉴来的硅干法刻蚀技术实现的新刻蚀工艺，实现了在通态电压和关断时间之间折衷。沟槽栅IGBT是通过增加沟道密度的方法增强了其阴极注入效率，但与此同时也增加了其寄生的密勒电容。如果器件的寄生的密勒电容过大的话，会降低IGBT的开关速度，增加IGBT开关损耗。同时，由于多晶硅栅方块电阻较大，降低了外部串联栅电阻对IGBT开关时的di/dt以及dv/dt的控制能力，进而削弱了IGBT的电气特性和应用范围。

为减小该寄生密勒电容，现有技术中通过采用在沟槽栅内部串联隔离的电容减小侧边寄生电容，降低IGBT的开关延迟时间，提高IGBT的开关速度。这种方法虽然在一定程度上能降低栅极寄生电容，但是，其缺点是工艺方法较为复杂，需要采用复杂的多晶硅刻蚀工艺，同时容易在工艺过程中引入沾污及缺陷，增大栅极漏电流。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有栅极内嵌二极管的沟槽栅IGBT及其制备方法，降低多晶硅栅电阻，提高外部串联栅电阻的开关控制能力，阻止电流从栅集寄生电容处流出，加快IGBT的开关速度，降低IGBT的开关损耗。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种具有栅极内嵌二极管的沟槽栅IGBT的制备方法，包括：

步骤1，在IGBT器件主体进行P-base区和N型增强区注入；

步骤2，对所述IGBT器件主体进行沟槽刻蚀并沉积栅氧化层；

步骤3，对IGBT器件主体的沟槽进行N型掺杂的多晶硅层沉积并填充满所述沟槽；

步骤4，刻蚀掉所述IGBT器件主体的沟槽外多余的N型掺杂的多晶硅；

步骤5，对所述IGBT器件主体的表面进行多晶硅氧化层的沉积；

步骤6，对完成所述多晶硅氧化层沉积的所述IGBT器件主体进行源极注入，形成源极区；

步骤7，对所述IGBT器件主体的沟槽进行P型掺杂，在所述沟槽栅的顶部形成P型掺杂的多晶硅区。

其中，所述N型掺杂的多晶硅层为通过原位掺杂形成的N型掺杂的多晶硅层。

其中，所述步骤7包括:

对所述IGBT器件主体的沟槽进行硼离子注入，在所述沟槽栅的顶部形成P型掺杂的多晶硅区。

其中，所述P型掺杂的多晶硅区的厚度为所述沟槽深度的三分之一到二分之一。

其中，在所述步骤7之后，还包括：

步骤8，在所述IGBT器件主体进行钝化层淀积与刻蚀，形成栅电极及阴极接触区。

除此之外，本发明实施例还提供了一种具有栅极内嵌二极管的沟槽栅IGBT，包括至少一个穿过N型增强层的沟槽，所述沟槽的内沉积设置有位于所述沟槽下部的N型掺杂的多晶硅层和位于所述沟槽上部且与所述N型掺杂的多晶硅层顶面接触的P型掺杂的多晶硅层，所述P型掺杂的多晶硅层上设置有多晶硅氧化层。

其中，所述P型掺杂的多晶硅区的厚度为所述沟槽深度的三分之一到二分之一。

其中，所述P型掺杂的多晶硅层为掺硼多晶硅层。

本发明实施例所提供的具有栅极内嵌二极管的沟槽栅IGBT及其制备方法，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明实施例提供的具有栅极内嵌二极管的沟槽栅IGBT的制备方法，包括：

步骤1，在IGBT器件主体进行P-base区和N型增强区注入；

步骤2，对所述IGBT器件主体进行沟槽刻蚀并沉积栅氧化层；

步骤3，对IGBT器件主体的沟槽进行N型掺杂的多晶硅层沉积并填充满所述沟槽；

步骤4，刻蚀掉所述IGBT器件主体的沟槽外多余的N型掺杂的多晶硅；

步骤5，对所述IGBT器件主体的表面进行多晶硅氧化层的沉积；

步骤6，对完成所述多晶硅氧化层沉积的所述IGBT器件主体进行源极注入，形成源极区；

步骤7，对所述IGBT器件主体的沟槽进行P型掺杂，在所述沟槽栅的顶部形成P型掺杂的多晶硅区。

本发明实施例提供的具有栅极内嵌二极管的沟槽栅IGBT，包括至少一个穿过N型增强层的沟槽，所述沟槽的内沉积设置有下部的N型掺杂的多晶硅层和位于所述沟槽上部且与所述N型掺杂的多晶硅层顶面接触的P型掺杂的多晶硅层，所述P型掺杂的多晶硅层上设置有多晶硅氧化层。