[发明专利]一种沟槽IGBT器件的终端结构制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沟槽IGBT器件的终端结构制造方法，属于电力半导体器件的制造技术领域。

背景技术

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。目前，市场上的IGBT器件的耐压高达6500V,单管芯电流高达200A,频率达到300KHz。在高频大功率领域，目前还没有任何一个其它器件可以代替它。随着半导体材料和加工工艺的不断进步，采用沟槽技术的IGBT器件已成为主流产品。同时对沟槽IGBT器件电学性能的要求也越来越高。

为了降低器件导通损耗，需要优化器件结构比如增强沟道区下方的N型扩散区参杂浓度（这一浓度增强的区域通常命名为电荷贮存层）来实现。现在通常采用离子注入和扩散方法形成电荷贮存层，这种方法形成的电荷贮存层容易受P阱的影响，因而工艺控制难度较大,并且对形成的电荷贮存层的深度和最高掺杂浓度造成限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能够精确定义电荷贮存层厚度和掺杂浓度，并且不受P阱的影响，同时减少由于离子注入和扩散过程中差异造成的器件性能不稳定性的沟槽IGBT器件的终端结构制造方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种沟槽IGBT器件的终端结构制造方法，该制造方法是：

首先在N型外延硅衬底或者区熔片上生长N型外延形成有一定掺杂浓度和厚度的电荷贮存区，继续生长P型外延形成顶层MOS结构的沟道区；光刻终端区沟槽图形，干法刻蚀硅衬底，生长场氧化层；光刻有源区并刻蚀场氧化层；光刻终端区域保护环，注入P型杂质并扩散形成有效的保护环；光刻有源区栅极沟槽，刻蚀沟槽并生长栅极氧化层，淀积原位参杂的多晶硅材料填充沟槽；

然后光刻栅极图形和终端保护场板，刻蚀多晶硅；光刻N型源区注入N型杂质，然后淀积氧化层或者氮化硅等绝缘材料并退火致密，光刻接触孔，刻蚀绝缘层裸露出之前形成的所有元胞的P阱区和N型源区硅表面；注入P型杂质并激活，确保P阱区与顶层金属的欧姆接触；溅射顶层金属，光刻刻蚀顶层金属，淀积钝化层，光刻刻蚀钝化层，最后合金完成顶层结构的制作；

然后硅片背面减薄到特定的厚度，背面注入P型或者注入N型以及P型杂质，通过低温退火或者激光退火形成IGBT集电区或者带有场终止层次的FS-IGBT，然后通过溅射或者蒸发的方法淀积背面金属完成整个IGBT器件的制作过程。

作为优选：先刻蚀终端区域沟槽，并且刻蚀到接近N型衬底；它通过外延的方法形成器件的N型电荷贮存层次；通过外延的方法形成MOS结构的P型沟道区域。

作为优选：所述的终端区域沟槽内生长场氧化层，并通过光刻注入扩散P型杂质形成有效的保护环结构；所述的终端区域沟槽内光刻刻蚀多晶硅，形成终端场板结构。

本发明能够精确定义电荷贮存层厚度和掺杂浓度，并且不受P阱的影响，同时减少由于离子注入和扩散过程中差异造成的器件性能不稳定性。

附图说明

图1是本发明的沟槽IGBT终端结构示意图。

具体实施方式：

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1所示，本发明所述的一种沟槽IGBT器件的终端结构制造方法，该制造方法是：

首先在N型外延硅衬底或者区熔片上生长N型外延形成有一定掺杂浓度和厚度的电荷贮存区，继续生长P型外延形成顶层MOS结构的沟道区；光刻终端区沟槽图形，干法刻蚀硅衬底，生长场氧化层；光刻有源区并刻蚀场氧化层；光刻终端区域保护环，注入P型杂质并扩散形成有效的保护环；光刻有源区栅极沟槽，刻蚀沟槽并生长栅极氧化层，淀积原位参杂的多晶硅材料填充沟槽；

然后光刻栅极图形和终端保护场板，刻蚀多晶硅；光刻N型源区注入N型杂质，然后淀积氧化层或者氮化硅等绝缘材料并退火致密，光刻接触孔，刻蚀绝缘层裸露出之前形成的所有元胞的P阱区和N型源区硅表面；注入P型杂质并激活，确保P阱区与顶层金属的欧姆接触；溅射顶层金属，光刻刻蚀顶层金属，淀积钝化层，光刻刻蚀钝化层，最后合金完成顶层结构的制作；

然后硅片背面减薄到特定的厚度，背面注入P型或者注入N型以及P型杂质，通过低温退火或者激光退火形成IGBT集电区或者带有场终止层次的FS-IGBT，然后通过溅射或者蒸发的方法淀积背面金属完成整个IGBT器件的制作过程。