[发明专利]多次外延制作超结屏蔽栅结构IGBT及制造方法

权利要求书

1.一种多次外延制作的超结屏蔽栅结构IGBT，它包括第二导电类型集电极（1）、第一导电类型缓冲层（2）、第一导电类型衬底（3）、第一导电类型外延层（4）、第一导电类型柱（41）、第二导电类型柱（42）、第二导电类型体区（5）、第一导电类型发射极（6）、绝缘介质层（7）、发射极金属（8）、屏蔽栅氧化层（9）、屏蔽栅多晶硅（10）、屏蔽栅盖板（11）、栅极氧化层（12）与栅极导电多晶硅（13）；

在第一导电类型衬底（3）的正面设置第一导电类型外延层（4），在第一导电类型外延层（4）的正面向下开设沟槽，在沟槽的下段侧面以及底面设置屏蔽栅氧化层（9），在屏蔽栅氧化层（9）内设置屏蔽栅多晶硅（10），在屏蔽栅多晶硅（10）上设置屏蔽栅盖板（11），在沟槽的上段侧面设置栅极氧化层（12），在栅极氧化层（12）内设置栅极导电多晶硅（13）；

在第一导电类型外延层（4）的正面经过高浓度第二导电类型杂质离子注入与推进，形成第二导电类型体区（5），在第二导电类型体区（5）的正面经过高浓度第一导电类型杂质离子注入与推进，形成第一导电类型发射极（6），在第一导电类型发射极（6）的正面设置绝缘介质层（7），在绝缘介质层（7）的正面设置发射极金属（8），发射极金属（8）通过通孔与第二导电类型体区（5）以及第一导电类型发射极（6）欧姆接触；在第一导电类型衬底（3）的背面设置第一导电类型缓冲层（2），在第一导电类型缓冲层（2）的背面设置第二导电类型集电极（1）；

其特征是：在对应第二导电类型体区（5）位置的第一导电类型外延层（4）内设有第二导电类型柱（42），相邻第二导电类型柱（42）之间设有第一导电类型柱（41），且第二导电类型柱（42）深入到第一导电类型衬底（3）内。

2.根据权利要求1所述的多次外延制作的超结屏蔽栅结构IGBT，其特征是：所述沟槽的宽度为0.2um-2um，屏蔽栅盖板（11）的背面至沟槽的底面之间的距离为1um-10um。

3.根据权利要求1所述的多次外延制作的超结屏蔽栅结构IGBT，其特征是：所述栅极导电多晶硅（13）的宽度大于屏蔽栅多晶硅（10）的宽度，栅极氧化层（12）的厚度小于屏蔽栅氧化层（9）的厚度。

4.根据权利要求1所述的多次外延制作超结屏蔽栅结构IGBT，其特征是：对于N型器件，第一导电类型为N型导电，第二导电类型为P型导电；对于P型器件，第一导电类型为P型导电，第二导电类型为N型导电。

5.权利要求1所述的多次外延制作的超结屏蔽栅结构IGBT的制造方法包括以下步骤：

步骤一、提供第一导电类型第一衬底（3），在第一导电类型衬底（3）的正面淀积外延单元层，在外延单元层内注入低浓度第一导电类型杂质离子，以形成第一导电类型外延单元层；

步骤二、以光刻胶为阻挡，在第一导电类型外延单元层的部分区域中注入第二导电类型杂质离子；

步骤三、连续做若干次外延单元层淀积、低浓度第一导电类型杂质离子注入以及部分区域中第二导电类型杂质离子注入，然后再淀积一层外延单元层，在该外延单元层内注入低浓度第一导电类型杂质离子，以形成第一导电类型外延层（4）；

步骤四、在第一导电类型外延层（4）中进行第二导电类型杂质离子推进形成第二导电类型柱（42），相邻第二导电类型柱（42）之间设有第一导电类型柱（41），然后光刻和刻蚀出沟槽；

步骤五、在沟槽的侧面以及底面生长出二氧化硅；

步骤六、在沟槽内淀积出多晶硅，然后光照刻蚀掉部分二氧化硅与多晶硅，以形成屏蔽栅氧化层（9）与屏蔽栅多晶硅（10）；

步骤七、在屏蔽栅多晶硅（10）的正面淀积出二氧化硅进行光照刻蚀，以形成屏蔽栅盖板（11）；

步骤八、先在沟槽的上段侧面生长出二氧化硅，再在沟槽内淀积出多晶硅，最后进行光照刻蚀，以形成栅极氧化层（12）与栅极导电多晶硅（13）；

步骤九、在位于最上方的第一导电类型外延单元层的正面进行高浓度第二导电类型杂质离子注入与推进，以形成第二导电类型体区（5）；

步骤十、首先以光刻胶为阻挡，在第二导电类型体区（5）的正面进行高浓度第一导电类型杂质离子注入与推进，然后去除光刻胶，以形成第一导电类型发射极（6），最后进行硼磷硅玻璃淀积回流，以形成绝缘介质层（7）；

步骤十一、首先以光刻胶为阻挡，在绝缘介质层（7）上光刻刻蚀出接触孔，接触孔部分伸入第二导电类型体区（5）内，然后去除光刻胶，最后进行正面金属沉积、金属光刻刻蚀，以形成发射极金属（8）；

步骤十二、在第一导电类型衬底（3）的背面进行高浓度第一导电类型杂质离子注入与推进，以形成第一导电类型缓冲层（2），在第一导电类型缓冲层（2）的背面进行高浓度第二导电类型杂质离子注入，以形成第二导电类型集电极（1）。