[发明专利]沟槽绝缘栅双极型晶体管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种沟槽绝缘栅双极型晶体管的制造方法。 

背景技术

绝缘栅双极晶体管(IGBT)已被广泛应用于民用家电，工业控制，机车牵引，军用电子等等的领域，已经成为中、大功率电力电子领域最主流的器件。其中沟槽(Trench)型IGBT是流行的器件之一，Trench技术提高了器件的元胞密度，降低了沟道电阻，而且消除了平面MOS技术中的JFET电阻，可为内部的PNP晶体管提供更大的基极电流，从而降低了开关损耗。 

沟槽型功率器件与平面器件相比，最大的改进就是具有沟槽栅极。而随着结构变得更细，在工艺方面也出现了很多新的问题，在高短路耐量的IGBT设计中，沟槽中填充的栅极多晶硅通常会从沟槽中覆盖到沟槽外硅表面，这时沟槽侧壁的顶部需要有一个的较圆滑的斜坡，否则如果侧壁顶部形成直角或者锐角就都有可能使该处的栅氧失效。而且随着尺寸变小，在Trench平面图形的拐角由于氧化工艺表面掺杂的浓度也会出现与平边不一致的问题，它会导致元胞的非均匀开启，产生失效。 

发明内容

本发明的目的是提供一种沟槽绝缘栅双极型晶体管的制造方法。 

为解决上述问题，本发明提供一种沟槽绝缘栅双极型晶体管的制造方法， 包括提供半导体衬底，在所述半导体衬底上包括元胞区域和终端区域；在所述半导体衬底上生长热场氧薄膜，刻蚀部分热场氧薄膜，以在所述终端区域上形成斜坡热场氧层；在所述半导体衬底及斜坡热场氧层上形成刻蚀阻挡层和阻挡氧化层，刻蚀部分刻蚀阻挡层和阻挡氧化层，以暴露部分(欲形成沟槽位置的)半导体衬底；进行热氧化工艺，以在所述暴露的部分半导体衬底上形成鸟嘴型氧化层；以所述刻蚀阻挡层和阻挡氧化层为掩膜，进行刻蚀工艺，以在半导体衬底中形成沟槽；去除所述鸟嘴型氧化层及剩余的阻挡氧化层和刻蚀阻挡层，沟槽具有圆滑顶边沿；进行旋转角度离子注入，以所述半导体衬底所在面的法线为旋转轴，围绕所述旋转轴360度均分多个注入方向，且每次注入方向均与所述半导体衬底所在面都保持相同的倾角。 

进一步的，所述斜坡热场氧层的形成过程包括：对所述热氧化薄膜进行硅离子损伤性注入，以疏松所述热氧化薄膜表面；在欲形成斜坡热场氧层位置的热氧化薄膜表面形成光刻胶，湿法刻蚀所述热氧化薄膜，以在所述光刻胶下方形成斜坡热场氧层；去除所述光刻胶。 

较佳的，所述热场氧薄膜的厚度为8000～18000埃。 

较佳的，所述斜坡热场氧层纵向截面呈梯形，所述斜坡热场氧层的斜面与半导体衬底所在面角度为15～45度。 

进一步的，所述鸟嘴型氧化层延伸至所述刻蚀阻挡层下方的半导体衬底中。 

较佳的，采用热氧化生长法形成所述鸟嘴型氧化层，所述鸟嘴型氧化层的中部最厚处的厚度为2000～8000埃。 

进一步的，在进行旋转角度离子注入的步骤中，离子注入的掺杂杂质为硼，注入剂量范围为1e12～5e13，注入方向与所述半导体衬底所在平面所呈的角度为30～70度。 

进一步的，在进行旋转角度离子注入的步骤中，围绕所述旋转轴360度均分四个注入方向，每转90度进行一次离子注入，注入计量为总剂量的四分之一。 

进一步的，在进行旋转角度离子注入的步骤之后，还包括，在所述终端区域形成耐压场板结构，在所述元胞区域形成器件结构。 

进一步的，在所述终端区域形成场板结构，在所述元胞区域形成器件结构包括：在所述沟槽中和所述斜坡热场氧层上沉积形成多晶硅层；进行掺杂注入，以在所述元胞区域的半导体衬底中形成第一类型的阱区和位于所述阱区中的第二类型的掺杂区；在所述半导体衬底上依次覆盖层间介质层和淀积场板氧化层薄膜；进行光刻工艺，湿法刻蚀所述场板氧化层薄膜，以形成场板氧化层；做光刻工艺，刻蚀所述层间介质氧化层，直到暴露半导体衬底，以形成通孔；在所述通孔中，进行离子注入工艺，以形成第一类型阱区的引出区；淀积金属以形成金属层，并作金属层光刻和刻蚀，在所述元胞区域形成源极和栅极，并在终端区域形成金属场板；在所述半导体衬底的背面，进行背面注入和退火，并淀积背面金属层。 

进一步的，所述第一类型为P型，所述第二类型为N型；或所述第一类型为N型，所述第二类型为P型。