[发明专利]一种沟槽型IGBT结构的制作方法

说明书

本发明公开了一种沟槽型IGBT结构的制作方法，属于半导体技术领域。该方法在N‑型衬底的上表面开出一窗口区域，在窗口区域通过硅的选择氧化方法生长氧化层，在窗口区域的两侧分别刻蚀一沟槽；在N‑型衬底的上表面和沟槽的侧壁均淀积栅氧层，在栅氧层上淀积多晶硅层，刻蚀除两沟槽内和两沟槽之间以外的多晶硅层，在两沟槽的外侧分别形成p‑基底区域，在p‑基底区域形成N+注入区；在p‑基底区域和所述多晶硅层上沉淀隔离氧化层，刻蚀部分隔离氧化层，形成发射器的接触孔。本发明通过在硅表面以下生长氧化层，通过增加电容介质的厚度，减小密勒电容，从而增加了器件的快速反应能力。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种沟槽型IGBT结构的制作方法。

背景技术

IGBT的全称是Insulate Gate Bipolar Transistor，即绝缘栅双极晶体管。它兼具MOSFET和GTR的多项优点，极大的扩展了功率半导体器件的应用领域。作为新型电力半导体器件的主要代表，IGBT被广泛用于工业、信息、新能源、医学、交通、军事和航空领域。IGBT是目前最重要的功率器件之一.IGBT由于具有输入阻抗高,通态压降低，驱动电路简单，安全工作区宽，电流处理能力强等优点，在各种功率开关应用中越来越引起人们的重视。它在电机控制，中频开关电源和逆变器、机器人、空调以及要求快速低损耗的许多领域有着广泛应用。

高压高频IGBT目前还是设计上的一个难点。为了减小器件本身的功率损耗,希望器件的导通电阻越小越好；同时为了提高应用频率，IGBT的寄生电容也尽可能的小。耐压,导通电阻和寄生电容三者的矛盾，要求IGBT各个结构参数做尽可能的最优化设计。沟槽栅型IGBT是IGBT的一个发展方向，它采用沟槽栅代替平面栅，改善了器件的导通特性，降低了导通电阻。为了达到更高的电压，需要增加N-漂移区的厚度及电阻率，而这样势必加大器件的导通电阻。为了减小导通电阻，利用电导调制效应，降低有效沟槽的密度，诞生了dummy沟槽型的结构，如图1所示。

在上图1的结构中，左沟槽的左边和右沟槽的右边为有效沟道，两个沟槽之间即所谓的dummy区域。两个沟槽通过多晶硅条连接在一起。多晶硅接栅极电源，多晶硅以其下的栅氧化层（gate oxide）为介质，与collector端形成密勒电容Cgd。密勒电容Cgd将会贡献给输入电容Ciss，过大的输入电容会导致器件响应速度变慢。在dummy沟槽型结构中，dummy的区域所占比例越多，则导通压降越小，同时意味着连接两个沟槽的多晶硅栅所占面积越大，则密勒电容Cgd则会越大。

参见图2，Cgd为介质层电容，由多晶硅栅和N-drift衬底作为两个极板，以栅氧化层作为介质构成。包括结构图之中Cgd1与Cgd2两部分。这两个电容的大小主要取决于介质层的厚度；源漏之间的电容Cds是一个PN结电容，它的大小是由耗尽层宽度来决定的,也就是说是由器件在源漏之间所加的电压Vds所决定的。因此，IGBT器件中所有的电容有：输入电容（Input capacitance）Ciss=Cgd+Cgs，输出电容（Output capacitance）Coss=Cgd+Cds，反馈电容（Reverse transfer capacitance）Crss=Cgd，其中，Cgs=CO+CN++CP，Cgd=Cgd1+Cgd2。实际中用输入电容Ciss,输出电容Coss和反馈电容Crss来作为衡量IGBT器件频率特性的参数,它们并不是一个定值,而是随着其外部施加给器件本身的电压变化的.设计一个高压功率IGBT时,为了提高器件的频率特性,需要降低IGBT的电容.但是降低电容参数的时候,导通电阻Rdson会随之增大.电容和导通电阻是两个矛盾的参数,需要在设计上互相协调,得到一个优化的结果。

另外，也可以把IGBT的电容Cgd近似的看作平板电容,根据基本的平板电容的如式（1）所示：