一種溝槽柵型IGBT及其制備方法技術(shù)

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種溝槽柵型IGBT及其制備方法，其中，所述溝槽柵型IGBT的制備方法在將所述溝槽柵暴露出來(lái)后，首先在所述溝槽柵表面形成一層導(dǎo)電層，然后在所述導(dǎo)電層背離所述溝槽柵一側(cè)形成柵極，所述導(dǎo)電層和所述柵極共同構(gòu)成所述溝槽柵型IGBT的細(xì)柵線，由于所述導(dǎo)電層的導(dǎo)電能力要強(qiáng)于多晶硅的導(dǎo)電能力，因此由所述導(dǎo)電層和所述柵極構(gòu)成的細(xì)柵線的導(dǎo)電能力要強(qiáng)于由多晶硅和所述柵極構(gòu)成的細(xì)柵線的導(dǎo)電能力，從而使用較少的主柵線連接，從而提升器件的有源區(qū)面積，進(jìn)而提升器件的電流密度。由所述導(dǎo)電層和所述柵極構(gòu)成的細(xì)柵線也可以保證所述溝槽柵型IGBT的各個(gè)元胞接收到的柵極信號(hào)的同步性。

Trench gate type IGBT and preparation method thereof

The invention discloses a trench gate type IGBT and a preparation method thereof, wherein, the preparation method of trench gate type IGBT in the trench gate exposed after first forming a conductive layer on the surface of the trench gate, then the gate formed on the conductive layer from the trench gate one side of the conductive layer and the gate consists of fine grid line of the trench gate type IGBT, the conductivity of the conductive layer and the conductive ability was stronger than that of polysilicon, the fine grid line by the conductive layer and the gate of the conductive ability is better than fine grid line is composed of a plurality of the amorphous silicon and the gate electrode conductivity, the main gate line to use less connected devices, so as to enhance the active area, and thus enhance the current density of device. The fine grid line composed of the conductive layer and the gate can also ensure the synchronization of the gate signals received by each cell of the trench gate type IGBT.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體器件
，更具體地說(shuō)，涉及一種溝槽柵型IGBT及其制備方法。
技術(shù)介紹
絕緣柵雙極晶體管(Insulate-Gate Bipolar Transistor，IGBT)是由巨型晶體管(Giant Transistor，GTR)和金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor，MOSFET)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件。而溝槽柵型IGBT的柵壓在N漂移區(qū)中形成電子積累層，增強(qiáng)了PIN二極管中的電子注入，提高了表面的載流子濃度，大幅減小了元胞面積，從而增加了單位器件面積內(nèi)的溝道面積，進(jìn)而降低了溝道電阻，并且消除了JFET效應(yīng)，不會(huì)出現(xiàn)電流“瓶頸”區(qū)域，因此溝槽柵型IGBT與平面柵型IGBT相比，具有較低的導(dǎo)通壓降。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的溝槽柵型IGBT的每個(gè)元胞都需要通過(guò)一條細(xì)柵線20與主柵線10連接，所有的主柵線10與所述溝槽柵型IGBT的柵電極30連接。載有柵極信號(hào)的控制電流通過(guò)所述柵電極30和所述主柵線10分散到各個(gè)細(xì)柵線20中，進(jìn)一步進(jìn)入每個(gè)元胞，為了保證各個(gè)元胞接收到的柵極信號(hào)的同步性，需要設(shè)置較多的主柵線10將通過(guò)所述柵電極30的柵極信號(hào)傳導(dǎo)到各個(gè)元胞的細(xì)柵線20中，而過(guò)多的主柵線10會(huì)導(dǎo)致器件封裝時(shí)的引線鍵合空間過(guò)小，并且過(guò)多的柵極主線將減少器件有源區(qū)面積，從而降低器件的電流密度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種溝槽柵型IGBT及其制備方法，以實(shí)現(xiàn)在不降低器件的電流密度的前提下，減少所述溝槽柵型IGBT所需設(shè)置的主柵線的目的。為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：一種溝槽柵型IGBT的制備方法，包括：提供第一摻雜類(lèi)型的襯底；在所述襯底正面內(nèi)部形成第二摻雜類(lèi)型的基區(qū)，并在所述基區(qū)內(nèi)部形成多個(gè)溝槽柵；形成覆蓋所述襯底正面的絕緣層，并對(duì)所述絕緣層進(jìn)行刻蝕，使所述溝槽柵至少部分暴露出來(lái)；在所述溝槽柵背離所述襯底一側(cè)表面形成導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電層背離所述溝槽柵一側(cè)形成柵極；形成所述溝槽柵型IGBT的發(fā)射區(qū)、發(fā)射極和背面結(jié)構(gòu)?？蛇x的，所述在所述襯底正面內(nèi)部形成第二摻雜類(lèi)型的基區(qū)，并在所述基區(qū)內(nèi)部形成多個(gè)溝槽柵包括：在所述襯底正面內(nèi)部形成第二摻雜類(lèi)型的基區(qū)，并在所述基區(qū)內(nèi)部形成多個(gè)假柵和多個(gè)溝槽柵?？蛇x的，所述在所述溝槽柵背離所述襯底一側(cè)表面形成導(dǎo)電層包括；在所述溝槽柵背離所述襯底一側(cè)表面形成預(yù)設(shè)金屬層；對(duì)所述預(yù)設(shè)金屬層進(jìn)行退火處理；對(duì)經(jīng)過(guò)退火處理的預(yù)設(shè)金屬層進(jìn)行選擇性刻蝕，在所述溝槽柵背離所述襯底一側(cè)表面形成導(dǎo)電層。可選的，當(dāng)所述襯底為硅襯底時(shí)；所述預(yù)設(shè)金屬層為鈦金屬層；所述導(dǎo)電層為硅化鈦層?？蛇x的，所述在所述溝槽柵背離所述襯底一側(cè)表面形成導(dǎo)電層包括；在所述溝槽柵背離所述襯底一側(cè)表面形成預(yù)設(shè)復(fù)合層；對(duì)所述預(yù)設(shè)復(fù)合層進(jìn)行退火處理；對(duì)經(jīng)過(guò)退火處理的預(yù)設(shè)復(fù)合層進(jìn)行選擇性刻蝕，在所述溝槽柵背離所述襯底一側(cè)表面形成導(dǎo)電層?？蛇x的，當(dāng)所述襯底為硅襯底時(shí)；所述預(yù)設(shè)復(fù)合層包括交替排列的鈦金屬層和多晶硅層；所述導(dǎo)電層包括交替排列的硅化鈦層和多晶硅層。可選的，所述硅化鈦層的長(zhǎng)度隨著距所述溝槽柵型IGBT的柵電極的距離的增加而增加。一種溝槽柵型IGBT，包括：第一摻雜類(lèi)型的襯底；位于所述襯底正面內(nèi)部的第二摻雜類(lèi)型的基區(qū)；位于所述基區(qū)內(nèi)部的多個(gè)溝槽柵；位于所述基區(qū)內(nèi)部的多個(gè)發(fā)射區(qū)，所述發(fā)射區(qū)相鄰所述溝槽柵設(shè)置；位于所述襯底正面，且至少覆蓋部分所述發(fā)射區(qū)的發(fā)射極；位于所述溝槽柵表面的導(dǎo)電層以及位于所述導(dǎo)電層背離所述溝槽柵一側(cè)表面的柵極；覆蓋所述襯底正面其他區(qū)域的絕緣層；位于所述襯底背面的背面結(jié)構(gòu)?？蛇x的，還包括：位于所述基區(qū)內(nèi)部的多個(gè)假柵。可選的，當(dāng)所述襯底為硅襯底時(shí)；所述導(dǎo)電層為硅化鈦層。可選的，當(dāng)所述襯底為硅襯底時(shí)；所述導(dǎo)電層為交替排列的硅化鈦層和多晶硅層?？蛇x的，所述硅化鈦層的長(zhǎng)度隨著距所述溝槽柵型IGBT的柵電極的距離的增加而增加。可選的，所述導(dǎo)電層的厚度的取值范圍為30nm-500nm，包括端點(diǎn)值。從上述技術(shù)方案可以看出，本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例提供了一種溝槽柵型IGBT及其制備方法，其中，所述溝槽柵型IGBT的制備方法在將所述溝槽柵暴露出來(lái)后，首先在所述溝槽柵表面形成一層導(dǎo)電層，然后在所述導(dǎo)電層背離所述溝槽柵一側(cè)形成柵極，所述導(dǎo)電層和所述柵極共同構(gòu)成所述溝槽柵型IGBT的細(xì)柵線，由于所述導(dǎo)電層的導(dǎo)電能力要強(qiáng)于多晶硅的導(dǎo)電能力，因此由所述導(dǎo)電層和所述柵極構(gòu)成的細(xì)柵線的導(dǎo)電能力要強(qiáng)于由多晶硅和所述柵極構(gòu)成的細(xì)柵線的導(dǎo)電能力，從而使用較少的主柵線連接由所述導(dǎo)電層和所述柵極構(gòu)成的細(xì)柵線也可以保證所述溝槽柵型IGBT的各個(gè)元胞接收到的柵極信號(hào)的同步性，從而提升器件的有源區(qū)面積，進(jìn)而提升器件的電流密度。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中溝槽柵型IGBT的俯視示意圖；圖2為本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例提供的一種溝槽柵型IGBT的制備方法的流程示意圖；圖3為本申請(qǐng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例提供的一種溝槽柵型IGBT的制備方法的流程示意圖；圖4為本申請(qǐng)的另一個(gè)實(shí)施例提供的一種溝槽柵型IGBT的制備方法的流程示意圖；圖5為本申請(qǐng)的又一個(gè)實(shí)施例提供的一種溝槽柵型IGBT的制備方法的流程示意圖；圖6為本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例提供的一種溝槽柵型IGBT的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例提供的一種溝槽柵型IGBT的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本申請(qǐng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例提供的一種溝槽柵型IGBT的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本申請(qǐng)的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例提供的一種溝槽柵型IGBT的截面結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專(zhuān)利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?zhuān)利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專(zhuān)利技術(shù)保護(hù)的范圍。本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種溝槽柵型IGBT的制備方法，如圖2所示，包括：S101：提供第一摻雜類(lèi)型的襯底。所述襯底的種類(lèi)包括但不限于：?jiǎn)尉А⒍嗑Щ蚍蔷w結(jié)構(gòu)的硅或鍺、碳化硅、銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵或銻化鎵、合金半導(dǎo)體或其組合。但在本申請(qǐng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述襯底優(yōu)選為單晶結(jié)構(gòu)的硅襯底，本申請(qǐng)對(duì)所述襯底的具體種類(lèi)并不做限定，具體視實(shí)際情況而定。所述襯底的摻雜濃度和厚度可以根據(jù)所述溝槽柵型IGBT的特性選擇，以N型硅襯底制備的溝槽柵型IGBT為例，溝槽柵型IGBT的擊穿電壓越高，N型材料的摻雜濃度要求越低，襯底厚度要求越厚，本申請(qǐng)對(duì)所述襯底的摻雜濃度和厚度的具體取值并不做限定，具體視實(shí)際情況而定。S102：在所述襯底正面內(nèi)部形成第二摻雜類(lèi)型的基區(qū)，并在所述基區(qū)內(nèi)部形成多個(gè)溝槽柵。需要說(shuō)明的是，在本申請(qǐng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，如圖3所示，所述在所述襯底正面內(nèi)部形成第二摻雜類(lèi)型的基區(qū)，并在所述基區(qū)內(nèi)部形成多個(gè)溝槽柵包括：S1021：在所述襯底本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種溝槽柵型IGBT的制備方法，其特征在于，包括：提供第一摻雜類(lèi)型的襯底；在所述襯底正面內(nèi)部形成第二摻雜類(lèi)型的基區(qū)，并在所述基區(qū)內(nèi)部形成多個(gè)溝槽柵；形成覆蓋所述襯底正面的絕緣層，并對(duì)所述絕緣層進(jìn)行刻蝕，使所述溝槽柵至少部分暴露出來(lái)；在所述溝槽柵背離所述襯底一側(cè)表面形成導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電層背離所述溝槽柵一側(cè)形成柵極；形成所述溝槽柵型IGBT的發(fā)射區(qū)、發(fā)射極和背面結(jié)構(gòu)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種溝槽柵型IGBT的制備方法，其特征在于，包括：提供第一摻雜類(lèi)型的襯底；在所述襯底正面內(nèi)部形成第二摻雜類(lèi)型的基區(qū)，并在所述基區(qū)內(nèi)部形成多個(gè)溝槽柵；形成覆蓋所述襯底正面的絕緣層，并對(duì)所述絕緣層進(jìn)行刻蝕，使所述溝槽柵至少部分暴露出來(lái)；在所述溝槽柵背離所述襯底一側(cè)表面形成導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電層背離所述溝槽柵一側(cè)形成柵極；形成所述溝槽柵型IGBT的發(fā)射區(qū)、發(fā)射極和背面結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽柵型IGBT的制備方法，其特征在于，所述在所述襯底正面內(nèi)部形成第二摻雜類(lèi)型的基區(qū)，并在所述基區(qū)內(nèi)部形成多個(gè)溝槽柵包括：在所述襯底正面內(nèi)部形成第二摻雜類(lèi)型的基區(qū)，并在所述基區(qū)內(nèi)部形成多個(gè)假柵和多個(gè)溝槽柵。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽柵型IGBT的制備方法，其特征在于，所述在所述溝槽柵背離所述襯底一側(cè)表面形成導(dǎo)電層包括；在所述溝槽柵背離所述襯底一側(cè)表面形成預(yù)設(shè)金屬層；對(duì)所述預(yù)設(shè)金屬層進(jìn)行退火處理；對(duì)經(jīng)過(guò)退火處理的預(yù)設(shè)金屬層進(jìn)行選擇性刻蝕，在所述溝槽柵背離所述襯底一側(cè)表面形成導(dǎo)電層。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溝槽柵型IGBT的制備方法，其特征在于，當(dāng)所述襯底為硅襯底時(shí)；所述預(yù)設(shè)金屬層為鈦金屬層；所述導(dǎo)電層為硅化鈦層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽柵型IGBT的制備方法，其特征在于，所述在所述溝槽柵背離所述襯底一側(cè)表面形成導(dǎo)電層包括；在所述溝槽柵背離所述襯底一側(cè)表面形成預(yù)設(shè)復(fù)合層；對(duì)所述預(yù)設(shè)復(fù)合層進(jìn)行退火處理；對(duì)經(jīng)過(guò)退火處理的預(yù)設(shè)復(fù)合層進(jìn)行選擇性刻蝕，在所述溝槽柵背離所述襯底一側(cè)表...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅海輝，劉國(guó)友，肖海波，覃榮震，譚燦健，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：株洲中車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖南;43