專利名稱：一種具有場截止構(gòu)造的非穿通型溝槽igbt制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率器件領(lǐng)域中的IGBT (絕緣柵雙極晶體管)制造方法，特別涉及一種具有場截止構(gòu)造的非穿通型溝槽IGBT制造方法。
背景技術(shù)：
IGBT即絕緣柵雙極晶體管是一種由MOSFET (場效應(yīng)晶體管)與雙極晶體管復(fù)合的器件。它包括一個(gè)NMOS場效應(yīng)管和由該NMOS場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)的一個(gè)PNP雙極晶體管；或者包括一個(gè)PMOS場效應(yīng)管和由該P(yáng)MOS場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)的一個(gè)NPN雙極晶體管，NMOS場效應(yīng)管或者PMOS場效應(yīng)管包括發(fā)射電極、柵電極和硅基片體區(qū)，PNP雙極晶體管或者NPN晶體管包括發(fā)射電極、硅基片體區(qū)和集電極。IGBT主要應(yīng)用在工業(yè)控制、消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、汽車電子等領(lǐng)域。隨著我國特高壓直流輸電、高壓變頻、交流傳動(dòng)機(jī)車/動(dòng)車組、城市軌道交通等領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展和市場需求的增加，新能源、節(jié)能減排國策的深入貫徹以及低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來，變頻、太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、新能源汽車等新的應(yīng)用不斷擴(kuò)展，新型半導(dǎo)體功率器件IGBT的需求非常緊迫，需求量迅速擴(kuò)大，并保持著較高的增長速度。目前已有的IGBT包括平面IGBT和溝槽IGBT兩種。國內(nèi)對平面IGBT已進(jìn)行了比較廣泛的研究與試制，其特點(diǎn)是具有一個(gè)水平的MOS管驅(qū)動(dòng)一個(gè)垂直的雙極晶體管的結(jié)構(gòu)， 采用硅單晶與外延工藝，因此芯片面積大，導(dǎo)通電阻高，抗短路性能差。從平面IGBT發(fā)展到溝槽IGBT，其優(yōu)點(diǎn)在于器件的導(dǎo)通特性和電流密度得以改善，寄生晶體管效應(yīng)得以消除。國內(nèi)也有了溝槽IGBT的專利，如專利200410093011. 5公開了一種具有溝槽結(jié)構(gòu)的IGBT及其制造方法。在功率器件領(lǐng)域，也存在一些別的使用溝槽結(jié)構(gòu)的器件和耐壓環(huán)結(jié)構(gòu)的器件，如專利CN101567320A公開了一種具有溝槽結(jié)構(gòu)的功率MOS晶體管的制造方法，這些專利公開了一些特殊的器件結(jié)構(gòu)及其制造方法。專利CN101504954A公開了一種具有多級場板或者無級漸變場板的高壓功率快恢復(fù)二極管及其制造方法。專利200410093011. 5公開了一種具有溝槽結(jié)構(gòu)的IGBT及其制造方法。其制造方法存在諸多不足，首先，它采用了外延工藝，因此成本較高；其次，這種制造方法形成的溝槽底部氧化硅絕緣介質(zhì)膜的厚度與溝槽側(cè)壁氧化硅介質(zhì)膜的厚度相同，在電場集中的溝槽底部高壓耐受性能相對較差，且柵極-集電極間電容大，對開關(guān)速度有一定影響。專利CN101567320A公開了一種功率MOS晶體管的制造方法。本專利通過熱氧化在溝槽中形成側(cè)壁和底部厚度均勻的第一氧化層，利用高密度等離子沉積的臺階覆蓋特點(diǎn)， 在溝槽中形成側(cè)壁薄底部厚的第二層氧化層，通過光刻膠的涂覆與刻蝕，去膠，在溝槽底部形成較厚的底氧化層。該專利的實(shí)施需要有高密度等離子沉積工藝，對于小尺寸的深溝槽， 光刻膠不容易徹底去除干凈；另外，需要在第一氧化層生長之前，形成底部圓滑的溝槽，這對刻蝕或者其后的圓滑處理工藝要求較高。專利CN101504954A公開了一種高壓功率快恢復(fù)二極管及其制造方法。該專利方法在較輕摻雜的P-主結(jié)邊緣，由多晶硅場板和金屬場板復(fù)合形成的場板，具有多級場板或者無極漸變場板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。該專利制造方法形成的終端結(jié)構(gòu)由于采用金屬與較輕摻雜的 P-主結(jié)接觸，因此金屬與P-主結(jié)間不易形成較好的歐姆接觸；另外，這種制造方法形成的終端結(jié)構(gòu)只有主結(jié)終端結(jié)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)相同耐壓的情況下，面積偏大。

發(fā)明內(nèi)容
綜上所述，為滿足當(dāng)今時(shí)代對新型半導(dǎo)體功率器件IGBT高品質(zhì)的需求，進(jìn)一步改善和提高IGBT性能，縮小芯片面積，降低制造成本，本發(fā)明公開了一種具有場截止構(gòu)造的非穿通型溝槽IGBT制造方法。采取本方法，可氧化形成溝槽底部氧化硅絕緣介質(zhì)膜厚度是溝槽側(cè)壁氧化硅絕緣介質(zhì)膜厚度的廣3倍的溝槽柵結(jié)構(gòu)；形成柵極-集電極電容小、耐壓高的結(jié)構(gòu)；以自對準(zhǔn)方式形成復(fù)合場限環(huán)，結(jié)合復(fù)合場板形成尺寸小耐壓高的耐壓環(huán)結(jié)構(gòu)；在硅基片體區(qū)靠近集電區(qū)的位置通過離子注入和淺結(jié)熱處理形成一個(gè)與硅基片體區(qū)具有相同導(dǎo)電類型，摻雜濃度更高的場截止層，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步減薄硅基片，降低導(dǎo)通壓降的目的；IGBT器件直接做在區(qū)熔拋光硅基片上，形成非穿通型的IGBT。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在
1、本發(fā)明溝槽柵制造工藝簡單，性能優(yōu)良。本發(fā)明公開的具有場截止構(gòu)造的非穿通型溝槽IGBT制造方法，其溝槽柵加工技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)，利用氮化硅絕緣介質(zhì)膜配合干法刻蝕的各向異性，形成溝槽側(cè)墻，在溝槽中選擇性地生長氧化硅絕緣介質(zhì)膜，最終形成溝槽底部氧化硅絕緣介質(zhì)膜厚，溝槽側(cè)壁絕緣介質(zhì)膜薄的結(jié)構(gòu)；另外，這種在溝槽底部選擇性地生長氧化硅絕緣介質(zhì)膜的方法，還同時(shí)起到對溝槽底部的圓滑處理，可降低對溝槽刻蝕等前面工藝的圓滑處理要求。在溝槽內(nèi)，溝道區(qū)溝槽側(cè)壁氧化硅絕緣介質(zhì)膜(即柵氧化膜)的厚度確保了溝道開啟電壓滿足目標(biāo)值要求；而在溝道以外區(qū)域，尤其是溝槽底部電場集中的地方，以熱氧化方式生長了更厚的氧化硅絕緣介質(zhì)膜，能耐受更高的電壓。同時(shí)，底部更厚的氧化硅絕緣介質(zhì)膜具有更小的柵極-集電極電容，開關(guān)速度更快。溝槽側(cè)壁、底部無損傷的高質(zhì)量氧化硅絕緣介質(zhì)膜還有漏電小等優(yōu)點(diǎn)ο2、本發(fā)明耐壓環(huán)易于加工，尺寸小，耐壓高。本發(fā)明公開的具有場截止構(gòu)造的非穿通型溝槽IGBT制造方法，通過自對準(zhǔn)方式形成復(fù)合場限環(huán)，并結(jié)合復(fù)合場板結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)由一個(gè)或者多個(gè)耐壓環(huán)構(gòu)成的耐壓環(huán)區(qū)，在更小尺寸下實(shí)現(xiàn)器件更高的耐壓，其制造工藝可與元胞區(qū)制造工藝相兼容。3、本發(fā)明場截止構(gòu)造實(shí)現(xiàn)更低導(dǎo)通壓降，并具有淺結(jié)特點(diǎn)。本發(fā)明下的IGBT在硅基片體區(qū)靠近集電區(qū)的位置形成了一層電場阻止層，即場截止層，從而可以減薄硅基片體區(qū)的厚度，降低導(dǎo)通電壓，增強(qiáng)抗電磁干擾和抗輻射能力， 提升最大結(jié)溫。硅基片下表面形成淺結(jié)的場截止層和集電區(qū)，也降低了對設(shè)備加工能力尤其是能量能力的要求。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種具有場截止構(gòu)造的非穿通型溝槽IGBT制造方法，包括在硅基片上表面元胞區(qū)內(nèi)溝槽、元胞區(qū)外耐壓環(huán)的制造過程和硅基片下表面場截止構(gòu)造的制造過程，其特征在于，在硅基片上表面，通過干法刻蝕在元胞區(qū)內(nèi)形成溝槽，以氮化硅絕緣介質(zhì)膜作為溝槽側(cè)壁保護(hù)，通過第四次熱氧化，在溝槽底部生長一層溝槽底部初始氧化硅絕緣介質(zhì)膜；將側(cè)壁保護(hù)的氮化硅絕緣介質(zhì)膜及其下面的預(yù)氧化硅絕緣介質(zhì)膜全部去除干凈；之后進(jìn)行第五次熱氧化，在溝槽側(cè)壁形成一層由第五次熱氧化生長的溝槽側(cè)壁氧化硅絕緣介質(zhì)膜即柵氧化硅絕緣介質(zhì)膜，在溝槽底部，形成一層由第四次和第五次熱氧化生長的溝槽底部氧化硅絕緣介質(zhì)膜；在元胞區(qū)外通過第一次和第二次離子注入和熱處理形成復(fù)合場限環(huán)，通過多晶硅、金屬淀積與刻蝕形成復(fù)合場板，并由復(fù)合場限環(huán)和復(fù)合場板形成一個(gè)或者多個(gè)耐壓環(huán)；在硅基片下表面，通過第四次和第五次離子注入以及淺結(jié)熱處理形成場截止層和集電區(qū)。硅基片上表面元胞區(qū)內(nèi)溝槽柵的制造過程包括以下步驟
(一)、在硅基片的上表面淀積一層氧化硅絕緣介質(zhì)膜，并以該氧化硅絕緣介質(zhì)膜作為掩蔽膜刻蝕出溝槽；
(二)、通過第二次熱氧化生長，在溝槽中形成一層犧牲氧化硅絕緣介質(zhì)膜，之后以濕法腐蝕將該犧牲氧化硅絕緣介質(zhì)膜去除干凈；
(三)、通過第三次熱氧化生長，在溝槽中形成一層預(yù)氧化硅絕緣介質(zhì)膜，再淀積一層氮化硅絕緣介質(zhì)膜；
(四)、利用各向異性的干法刻蝕，將溝槽外硅基片上表面和溝槽底部的氮化硅絕緣介質(zhì)膜刻蝕干凈，留下溝槽側(cè)壁氮化硅絕緣介質(zhì)膜；
(五)、通過第四次熱氧化生長，在溝槽中形成溝槽底部初始氧化硅絕緣介質(zhì)膜，并在溝槽外形成硅基片上表面氧化硅絕緣介質(zhì)膜；
(六)、通過濕法腐蝕，將溝槽側(cè)壁的氮化硅絕緣介質(zhì)膜去除干凈，并將溝槽側(cè)壁的預(yù)氧化硅絕緣介質(zhì)膜去除干凈，在溝槽底部留下第四次熱氧化生長的氧化硅絕緣介質(zhì)膜；
(七)、通過第五次熱氧化生長，在溝槽側(cè)壁形成一層由第五次熱氧化生長的溝槽側(cè)壁氧化硅絕緣介質(zhì)膜，在溝槽底部，形成一層由第四次和第五次熱氧化生長的溝槽底部氧化硅絕緣介質(zhì)膜；
(八)、在硅基片上表面淀積摻雜多晶硅，通過干法刻蝕去除溝槽外硅基片上表面的多晶硅，留下溝槽內(nèi)多晶硅形成多晶硅柵電極，溝槽外硅基片上表面留下一層氧化硅絕緣介質(zhì)膜。硅基片上表面元胞區(qū)外耐壓環(huán)的制造過程包括以下步驟
(一)、通過第一次熱氧化生長，在硅基片的上表面形成一層場氧化硅絕緣介質(zhì)膜，刻蝕場氧化硅絕緣介質(zhì)膜形成耐壓環(huán)區(qū)和耐壓環(huán)區(qū)內(nèi)的一個(gè)或者多個(gè)場限環(huán)注入?yún)^(qū)；
(二)、淀積摻雜多晶硅并刻蝕，在每個(gè)場限環(huán)注入?yún)^(qū)旁外側(cè)方向的場氧化硅絕緣介質(zhì)膜上形成每個(gè)多晶硅場板；
(三)、通過第一次離子注入和熱處理，在場限環(huán)注入?yún)^(qū)形成與硅基片體區(qū)導(dǎo)電類型相反的阱區(qū)輕摻雜場限環(huán)，通過第二次離子注入和熱處理，在阱區(qū)輕摻雜場限環(huán)內(nèi)形成與硅基片體區(qū)導(dǎo)電類型相反的P+區(qū)或者N+區(qū)重?fù)诫s場限環(huán)，即通過第一次和第二次離子注入和熱處理形成復(fù)合場限環(huán)，復(fù)合場限環(huán)在每個(gè)場限環(huán)注入?yún)^(qū)處以自對準(zhǔn)方式形成；
(四)、淀積形成層間絕緣膜，在層間絕緣膜上開接觸孔；
(五)、淀積金屬并刻蝕，在耐壓環(huán)區(qū)的每個(gè)多晶硅場板和最近鄰的每個(gè)復(fù)合場限環(huán)之上形成金屬場板，每個(gè)金屬場板通過接觸孔與該多晶硅場板和復(fù)合場限環(huán)歐姆接觸，由每個(gè)多晶硅場板和其上的金屬場板形成復(fù)合場板。硅基片下表面場截止構(gòu)造的制造過程包括以下步驟
(一)、通過第四次離子注入，形成與硅基片體區(qū)導(dǎo)電類型相同的場截止層注入層；(二)、通過第五次離子注入，形成與硅基片體區(qū)導(dǎo)電類型相反的集電區(qū)注入層；
(三)、以40(T50(TC溫度對硅基片進(jìn)行淺結(jié)熱處理，將場截止層注入層和集電區(qū)注入層的雜質(zhì)激活，形成具有摻雜濃度為IxIO17IxIO19cnT3,結(jié)深為0. 2 lum雜質(zhì)分布特點(diǎn)的場截止層，和具有摻雜濃度為IxlO17 lX1018CnT3CnT3，結(jié)深為0. Γ0. 5um雜質(zhì)分布特點(diǎn)的集電區(qū)。本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果是該發(fā)明所確立的制造方法成本低，易于實(shí)施；制造出的IGBT面積小，開關(guān)速度快，具有功耗低、抗電磁干擾和抗輻射能力增強(qiáng)等性能特點(diǎn)，從而可以滿足市場對IGBT產(chǎn)品高品質(zhì)的需求。


圖1所示為本發(fā)明形成的IGBT器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2、圖3、圖4、圖5所示為本發(fā)明實(shí)施的IGBT溝槽柵制造過程示意圖。圖6所示為本發(fā)明形成的IGBT元胞區(qū)示意圖。圖7所示為本發(fā)明形成的IGBT耐壓環(huán)示意圖。圖8所示為本發(fā)明形成的IGBT耐壓環(huán)區(qū)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明參照圖1至圖8，本發(fā)明的IGBT制造方法有如下步驟
(一)、清洗硅基片，通過第一次熱氧化生長，在硅基片的上表面形成一層厚度為Hum 的場氧化硅絕緣介質(zhì)膜19，光刻，然后刻蝕場氧化硅絕緣介質(zhì)膜形成元胞區(qū)1和耐壓環(huán)區(qū) 8，并在耐壓環(huán)區(qū)8內(nèi)形成一個(gè)或者多個(gè)場限環(huán)注入?yún)^(qū)5 ；
(二)、在硅基片上表面淀積一層氧化硅絕緣介質(zhì)膜13，將溝槽14位置上的氧化硅絕緣介質(zhì)膜13去除，并以未刻蝕的該氧化硅絕緣介質(zhì)膜13作為掩蔽膜刻蝕出溝槽14，將作為掩蔽膜的氧化硅絕緣介質(zhì)膜13去除干凈；
(三)、清洗硅基片，通過第二次熱氧化生長，在硅基片上表面和溝槽中形成一層厚度為 0. 05、. 2um的犧牲氧化硅絕緣介質(zhì)膜，之后以濕法腐蝕將該犧牲氧化硅絕緣介質(zhì)膜去除干凈；
(四)、清洗硅基片，通過第三次熱氧化生長，在硅基片上表面和溝槽中形成一層厚度為 0. 0Γ0. Ium的預(yù)氧化硅絕緣介質(zhì)膜16，再淀積一層厚度為0. 08、. 2um的氮化硅絕緣介質(zhì)膜17;
(五)、利用各向異性的干法刻蝕，將溝槽外硅基片上表面和溝槽底部的氮化硅絕緣介質(zhì)膜17刻蝕干凈，留下溝槽側(cè)壁氮化硅絕緣介質(zhì)膜17 ；
(六)、清洗硅基片，通過第四次熱氧化生長，在溝槽中形成厚度為0.2^0. 6um的溝槽底部初始氧化硅絕緣介質(zhì)膜18，并在溝槽外硅基片上表面形成厚度為0. 2^0. Sum的氧化硅絕緣介質(zhì)膜15 ；
(七)、通過濕法腐蝕，將溝槽側(cè)壁的氮化硅絕緣介質(zhì)膜17去除干凈，并將溝槽側(cè)壁的預(yù)氧化硅絕緣介質(zhì)膜16去除干凈，溝槽外硅基片上表面的氧化硅絕緣介質(zhì)膜15被部分刻蝕， 留下厚度為0. Γ0. 5um的氧化硅絕緣介質(zhì)膜15’，溝槽底部初始氧化硅絕緣介質(zhì)膜18被部分刻蝕，留下厚度為0. Γ0. 5um的溝槽底部氧化硅絕緣介質(zhì)膜18’ ；(八)、清洗硅基片，通過第五次熱氧化生長，在溝槽側(cè)壁形成一層由第五次熱氧化生長的厚度為ο. Γ0. 3um的溝槽側(cè)壁氧化硅絕緣介質(zhì)膜16’，在溝槽底部，形成一層由第四次和第五次熱氧化生長的厚度為0. 15^0. Sum的溝槽底部氧化硅絕緣介質(zhì)膜18” ；
(九)、在硅基片上表面淀積摻雜多晶硅并完全填充溝槽，通過光刻、干法刻蝕在元胞區(qū) 1去除溝槽外硅基片上表面的多晶硅，留下溝槽內(nèi)多晶硅形成多晶硅柵電極3’，多晶硅柵電極3’與溝槽側(cè)壁氧化硅絕緣介質(zhì)膜16’、溝槽底部氧化硅絕緣介質(zhì)膜18”構(gòu)成溝槽柵2， 溝槽外硅基片上表面留下一層氧化硅絕緣介質(zhì)膜15”，用于防止后續(xù)離子注入工藝過程中可能產(chǎn)生的損傷；在耐壓環(huán)區(qū)8的每個(gè)場限環(huán)注入?yún)^(qū)旁外側(cè)方向的場氧化硅絕緣介質(zhì)膜19 上形成每個(gè)多晶硅場板6; (十)、從硅基片上表面進(jìn)行第一次離子注入和熱處理，在元胞區(qū)1相鄰的溝槽柵2之間形成與硅基片體區(qū)12導(dǎo)電類型相反的輕摻雜的阱區(qū)20，在耐壓環(huán)區(qū)8的場限環(huán)注入?yún)^(qū)5內(nèi)形成阱區(qū)20輕摻雜場限環(huán)，阱區(qū)20的摻雜濃度為IxlO16 lX1018cnT3，結(jié)深為3飛um ；從硅基片上表面進(jìn)行第二次離子注入和熱處理，在元胞區(qū)1阱區(qū)20的中央位置形成與硅基片體區(qū) 12導(dǎo)電類型相反的重?fù)诫s的P+區(qū)或者N+區(qū)21，在耐壓環(huán)區(qū)8的場限環(huán)注入?yún)^(qū)5內(nèi)形成P+ 區(qū)或者N+區(qū)21重?fù)诫s場限環(huán)，P+區(qū)或者N+區(qū)21的摻雜濃度為IxlO18 lX102°cnT3，結(jié)深為 Γ3ππι ；從硅基片上表面進(jìn)行第三次離子注入和熱處理，在元胞區(qū)1溝槽柵2與重?fù)诫s的P+ 區(qū)或者N+區(qū)21之間阱區(qū)20內(nèi)形成與硅基片體區(qū)12導(dǎo)電類型相同的重?fù)诫s發(fā)射區(qū)22，發(fā)射區(qū)22的摻雜濃度為5xl018 5X102°cnT3，結(jié)深為0. 3 Ium ；在耐壓環(huán)區(qū)8的阱區(qū)20輕摻雜場限環(huán)和P+區(qū)或者N+區(qū)21重?fù)诫s場限環(huán)形成復(fù)合場限環(huán)，復(fù)合場限環(huán)通過場限環(huán)注入?yún)^(qū) 5以自對準(zhǔn)方式形成；
(十一)、在硅基片上表面淀積形成厚度為Hum的層間絕緣膜23，在層間絕緣膜23上開接觸孔；
(十二)、在硅基片上表面淀積厚度為3 7um的金屬并刻蝕，在元胞區(qū)1形成柵電極3和發(fā)射電極4，在耐壓環(huán)區(qū)8的每個(gè)多晶硅場板6和最近鄰的每個(gè)復(fù)合場限環(huán)之上形成金屬場板7，每個(gè)金屬場板7通過接觸孔與該多晶硅場板6和復(fù)合場限環(huán)歐姆接觸，由每個(gè)多晶硅場板6和其上的金屬場板7形成復(fù)合場板。(十三)、在硅基片上表面淀積或者涂覆厚度為0. 3^5um的鈍化層24，開鍵合孔；
(十四)、腐蝕，或者背磨后腐蝕處理硅基片下表面；
(十五)、從硅基片下表面進(jìn)行第四次離子注入，形成與硅基片體區(qū)12導(dǎo)電類型相同的場截止層9注入層；
(十六)、從硅基片下表面進(jìn)行第五次離子注入，形成與硅基片體區(qū)12導(dǎo)電類型相反的集電區(qū)10注入層；
(十七)、以40(T50(TC溫度對硅基片進(jìn)行淺結(jié)熱處理，將場截止層9注入層和集電區(qū)10 注入層的雜質(zhì)激活，形成具有摻雜濃度為IxIO17IxIO19cnT3,結(jié)深為0. 2 lum雜質(zhì)分布特點(diǎn)的場截止層9，和具有摻雜濃度為IxIO1PlxIO18cnT3,結(jié)深為0. Γ0. 5um雜質(zhì)分布特點(diǎn)的集電區(qū)10 ；
(十八)、在硅基片下表面淀積厚度為Hum的集電極11金屬。
權(quán)利要求
1.一種具有場截止構(gòu)造的非穿通型溝槽IGBT制造方法，包括在硅基片上表面元胞區(qū)內(nèi)溝槽柵、元胞區(qū)外耐壓環(huán)的制造過程和硅基片下表面場截止構(gòu)造的制造過程，其特征在于，在硅基片上表面，通過干法刻蝕在元胞區(qū)內(nèi)形成溝槽；以氮化硅絕緣介質(zhì)膜作為溝槽側(cè)壁保護(hù)，通過第四次熱氧化，在溝槽底部生長一層溝槽底部初始氧化硅絕緣介質(zhì)膜；將側(cè)壁保護(hù)的氮化硅絕緣介質(zhì)膜及其下面的預(yù)氧化硅絕緣介質(zhì)膜全部去除干凈；之后進(jìn)行第五次熱氧化，在溝槽側(cè)壁形成一層由第五次熱氧化生長的溝槽側(cè)壁氧化硅絕緣介質(zhì)膜即柵氧化硅絕緣介質(zhì)膜，在溝槽底部，形成一層由第四次和第五次熱氧化生長的溝槽底部氧化硅絕緣介質(zhì)膜；在元胞區(qū)外通過第一次和第二次離子注入和熱處理形成復(fù)合場限環(huán)，通過多晶硅、金屬淀積與刻蝕形成復(fù)合場板，并由復(fù)合場限環(huán)和復(fù)合場板形成一個(gè)或者多個(gè)耐壓環(huán)； 在硅基片下表面，通過第四次和第五次離子注入以及淺結(jié)熱處理形成場截止層和集電區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有場截止構(gòu)造的非穿通型溝槽IGBT制造方法，其特征在于，硅基片上表面元胞區(qū)內(nèi)溝槽柵的制造過程包括以下步驟(一)、在硅基片的上表面淀積一層氧化硅絕緣介質(zhì)膜，并以該氧化硅絕緣介質(zhì)膜作為掩蔽膜刻蝕出溝槽；(二)、通過第二次熱氧化生長，在溝槽中形成一層犧牲氧化硅絕緣介質(zhì)膜，之后以濕法腐蝕將該犧牲氧化硅絕緣介質(zhì)膜去除干凈；(三)、通過第三次熱氧化生長，在溝槽中形成一層預(yù)氧化硅絕緣介質(zhì)膜，再淀積一層氮化硅絕緣介質(zhì)膜；(四)、利用各向異性的干法刻蝕，將溝槽外硅基片上表面和溝槽底部的氮化硅絕緣介質(zhì)膜刻蝕干凈，留下溝槽側(cè)壁氮化硅絕緣介質(zhì)膜；(五)、通過第四次熱氧化生長，在溝槽中形成溝槽底部初始氧化硅絕緣介質(zhì)膜，并在溝槽外形成硅基片上表面氧化硅絕緣介質(zhì)膜；(六)、通過濕法腐蝕，將溝槽側(cè)壁的氮化硅絕緣介質(zhì)膜去除干凈，并將溝槽側(cè)壁的預(yù)氧化硅絕緣介質(zhì)膜去除干凈，在溝槽底部留下第四次熱氧化生長的氧化硅絕緣介質(zhì)膜；(七)、通過第五次熱氧化生長，在溝槽側(cè)壁形成一層由第五次熱氧化生長的溝槽側(cè)壁氧化硅絕緣介質(zhì)膜，在溝槽底部，形成一層由第四次和第五次熱氧化生長的溝槽底部氧化硅絕緣介質(zhì)膜；(八)、在硅基片上表面淀積摻雜多晶硅，通過干法刻蝕去除溝槽外硅基片上表面的多晶硅，留下溝槽內(nèi)多晶硅形成多晶硅柵電極，溝槽外硅基片上表面留下一層氧化硅絕緣介質(zhì)膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有場截止構(gòu)造的非穿通型溝槽IGBT制造方法，其特征在于，硅基片上表面元胞區(qū)外耐壓環(huán)的制造過程包括以下步驟(一)、通過第一次熱氧化生長，在硅基片的上表面形成一層場氧化硅絕緣介質(zhì)膜，刻蝕場氧化硅絕緣介質(zhì)膜形成耐壓環(huán)區(qū)和耐壓環(huán)區(qū)內(nèi)的一個(gè)或者多個(gè)場限環(huán)注入?yún)^(qū)；(二 )、淀積摻雜多晶硅并刻蝕，在每個(gè)場限環(huán)注入?yún)^(qū)旁外側(cè)方向的場氧化硅絕緣介質(zhì)膜上形成每個(gè)多晶硅場板；(三)、通過第一次離子注入和熱處理，在場限環(huán)注入?yún)^(qū)形成與硅基片體區(qū)導(dǎo)電類型相反的阱區(qū)輕摻雜場限環(huán)，通過第二次離子注入和熱處理，在阱區(qū)輕摻雜場限環(huán)內(nèi)形成與硅基片體區(qū)導(dǎo)電類型相反的P+區(qū)或者N+區(qū)重?fù)诫s場限環(huán)，即通過第一次和第二次離子注入和熱處理形成復(fù)合場限環(huán)，復(fù)合場限環(huán)在每個(gè)場限環(huán)注入?yún)^(qū)處以自對準(zhǔn)方式形成；(四)、淀積形成層間絕緣膜，在層間絕緣膜上開接觸孔；(五)、淀積金屬并刻蝕，在耐壓環(huán)區(qū)的每個(gè)多晶硅場板和最近鄰的每個(gè)復(fù)合場限環(huán)之上形成金屬場板，每個(gè)金屬場板通過接觸孔與該多晶硅場板和復(fù)合場限環(huán)歐姆接觸，由每個(gè)多晶硅場板和其上的金屬場板形成復(fù)合場板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有場截止構(gòu)造的非穿通型溝槽IGBT制造方法，其特征在于，硅基片下表面場截止構(gòu)造的制造過程包括以下步驟(一)、通過第四次離子注入，形成與硅基片體區(qū)導(dǎo)電類型相同的場截止層注入層；(二)、通過第五次離子注入，形成與硅基片體區(qū)導(dǎo)電類型相反的集電區(qū)注入層；(三)、以400 500°C溫度對硅基片進(jìn)行淺結(jié)熱處理，將場截止層注入層和集電區(qū)注入層的雜質(zhì)激活，形成具有摻雜濃度為IxlO17 lX1019cm_3，結(jié)深為0. 2 Ium雜質(zhì)分布特點(diǎn)的場截止層，和具有摻雜濃度為IxlO17 lX1018Cm_3Cm_3，結(jié)深為0. 1 0. 5um雜質(zhì)分布特點(diǎn)的集電區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有場截止構(gòu)造的非穿通型溝槽IGBT制造方法。本發(fā)明在硅基片上表面元胞區(qū)內(nèi)的溝槽中，以氮化硅絕緣介質(zhì)膜作為溝槽側(cè)壁保護(hù)，在溝槽底部形成由兩次熱氧化生長的厚氧化硅絕緣介質(zhì)膜，在溝槽側(cè)壁形成由一次熱氧化生長的薄氧化硅絕緣介質(zhì)膜；在元胞區(qū)外通過兩次離子注入和熱處理形成復(fù)合場限環(huán)，通過多晶硅、金屬淀積與刻蝕形成復(fù)合場板，并由復(fù)合場限環(huán)和復(fù)合場板形成一個(gè)或多個(gè)耐壓環(huán)；在硅基片下表面，通過兩次離子注入及淺結(jié)熱處理形成場截止層和集電區(qū)。本發(fā)明所確立的制造方法成本低，易于實(shí)施；制造出的IGBT面積小，開關(guān)速度快，具有功耗低、抗電磁干擾和抗輻射能力增強(qiáng)等性能特點(diǎn)，從而可以滿足市場對IGBT產(chǎn)品高品質(zhì)的需求。
文檔編號H01L21/331GK102184855SQ20111011278
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者叢培金, 馮春陽, 沈浩平, 趙雁, 陸界江, 饒祖剛 申請人:天津環(huán)鑫科技發(fā)展有限公司