[发明专利]沟槽栅型超结IGBT器件结构及制作方法

说明书

本发明公开的沟槽栅型超结IGBT器件结构及制作方法中，其制备方法包括步骤：在所述N‑基区内挖设若干深槽；在所述深槽内填充P型硅后，回刻P型硅形成第一深槽区，使所述第一深槽区与相邻的所述N‑基区形成横向PN结；在所述第一深槽区内P型硅上淀积绝缘材料形成栅极绝缘区；通过热氧化方式在所述栅极绝缘区上方的所述深槽侧壁形成栅极氧化层；在所述栅极氧化层内部填充多晶硅材料，刻蚀形成多晶硅栅区，将所述多晶硅栅区作为第二深槽区。本发明可以减少IGBT器件制备过程中多道挖沟槽工艺造成的器件损伤，提高IGBT器件的良品率。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件技术领域，特别涉及一种沟槽栅型超结IGBT器件结构及制作方法。

背景技术

现有的超结IGBT器件结构主要通过两种工艺方式形成超结结构，第一是多次外延掺杂工艺，第二是挖深槽填充P型硅工艺，在这两种工艺中，采用刻槽填充工艺实现的超结耐压层较多次外延技术形成的超结耐压层更易实现较小的深宽比，同时形成的超结N区与P区掺杂分布也较均匀，有利于降低Ron.sp。

在使用挖深槽填充P型硅工艺形成的沟槽型超结IGBT器件的过程中，常规情况下需要经历2道挖沟槽工艺，首先挖深槽填充P型硅工艺形成横向PN超结结构，再挖浅槽形成沟槽栅结构。在两道工序中均需进行挖槽工艺，但挖沟槽工艺会对晶圆产生应力影响，多道沟槽工艺更容易导致器件漏电增大、可靠性变差，也很容易导致碎片，从而降低良品率。

因此目前需要一种超结IGBT器件结构及制备方法，解决如何设计器件结构和挖槽工艺才可以实现在不影响超结IGBT器件工况的情况下，减少IGBT器件制备过程中挖沟槽工艺造成的器件损伤，提高IGBT器件的良品率。

发明内容

为解决现有挖深槽填充P型硅工艺形成的沟槽型超结IGBT器件的过程中，多道挖槽工艺影响器件良品率的技术问题，本发明提供一种沟槽栅型超结IGBT器件结构，具体的技术方案如下：

本发明提供的沟槽栅型超结IGBT器件结构，包括N-基区，还包括：

若干深槽，设置于所述N-基区内，所述深槽包括第一深槽区和第二深槽区；

所述第一深槽区位于所述深槽下方，所述第一深槽区内填充P型硅，形成P型硅区，所述P型硅区与相邻的所述N-基区形成横向PN结；

所述第二深槽区位于所述深槽上方，所述第二深槽区内填充多晶硅，形成多晶硅栅区；

栅极绝缘区，设置于所述第一深槽区与所述第二深槽区之间，用于使所述第一深槽区与所述第二深槽区之间绝缘；

栅极氧化层，设置于所述第二深槽区的内侧壁。

本发明提供的沟槽栅型超结IGBT器件结构通过在N-基区设置包括第一深槽区和第二深槽区的深槽结构，使形成超结的P型区的第一深槽区和形成沟槽栅的第二深槽区由同一个沟槽形成，相较于传统挖槽方法节省挖沟槽工艺，有效降低多道沟槽工艺对器件造成双重应力的影响，减少IGBT器件制备过程中挖沟槽工艺造成的器件损伤，提高IGBT器件的良品率，并在第一深槽区和第二深槽区之间添加绝缘区域，绝缘区域的绝缘能力优于侧壁栅极氧化层，从而有助于提高栅极底部的抗击穿能力，提升器件耐量性能。

在一些实施方式中，本发明提供的沟槽栅型超结IGBT器件结构，还包括：

Pwell区，设置于相邻所述第二深槽区之间；

Nplus区，设置于所述Pwell区的上方且与所述Pwell区相邻；

正面金属区，设置于所述Nplus区上方；

层间介质层，设置于所述正面金属区和所述Nplus区之间。