[发明专利]一种沟槽栅RC‑IGBT及其制备方法

权利要求书

1.一种沟槽栅RC-IGBT，其特征在于，包括从上到下依次设置的N⁺发射极(2)、P-base区(3)、N^-层(4)，所述P-base区(3)上表面还设置有P⁺发射极(1)，所述P⁺发射极(1)与N⁺发射区(2)并排设置，所述N^-层(4)上表面刻蚀有若干个沟槽(9)，所述沟槽(9)内设置有SiO₂栅氧层，所述SiO₂栅氧层上淀积有多晶硅栅，所述P⁺发射极(1)、N⁺发射极(2)及P-base区(3)位于沟槽(9)的同侧，所述N⁺发射极(2)及P-base区(3)的侧壁均与沟槽(9)侧壁外表面相接触，所述N^-层(4)的背面设置有N缓冲层(5)，所述N缓冲层(5)的背面设置有P⁺集电极(6)，所述P⁺集电极(6)的一侧设置有N⁺集电极(8)，所述N⁺集电极(8)的上表面设置有若干个P柱区(7)。

2.根据权利要求1所述的一种沟槽栅RC-IGBT，其特征在于，其特征在于，相邻的两个所述P柱区(7)之间的距离为1μm-2μm。

3.根据权利要求1所述的一种沟槽栅RC-IGBT，其特征在于，所述沟槽(9)的槽宽2μm，槽深5μm。

4.根据权利要求1所述的一种沟槽栅RC-IGBT，其特征在于，所述P-base区(3)的宽度为1μm-1.8μm，深度为2μm-3μm。

5.根据权利要求1所述的沟槽栅RC-IGBT，其特征在于，

所述P⁺发射极(1)的掺杂浓度为5×10¹⁹cm^-3-2×10²⁰cm^-3，掺杂剂为硼离子，厚度为1μm-2μm；

所述N⁺发射极区(2)的掺杂浓度为5×10¹⁹cm^-3-2×10²⁰cm^-3，掺杂剂为磷离子，厚度为0.1μm-1μm；

所述P-base区(3)的掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3-5×10¹⁷cm^-3，掺杂剂为硼离子，厚度为3μm-5μm；

所述N^-层(4)的掺杂浓度为5×10¹³cm^-3-2×10¹⁴cm^-3，厚度为100μm-150μm，掺杂剂为磷离子；

所述N型缓冲层(5)的掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3-2.5×10¹⁶cm^-3，掺杂剂为磷离子，深度为1μm-3μm；

所述P⁺集电极(6)的掺杂浓度为8×10¹⁶cm^-3-5.5×10¹⁷cm^-3，掺杂剂为硼离子，深度为1μm-3μm；

所述P柱区(7)的掺杂浓度为8×10¹⁶cm^-3-5.5×10¹⁷cm^-3，深度为1μm-3μm，宽度为1μm-2μm，掺杂剂为硼离子；

所述N⁺集电极(8)的掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3-1×10²⁰cm^-3，掺杂剂为磷离子，深度为1μm-3μm。

6.根据权利要求1所述的沟槽栅RC-IGBT，其特征在于，所述P⁺集电极(6)与所述N⁺集电极(8)宽度之和为40μm-400μm。

7.权利要求1所述的一种沟槽栅RC-IGBT的制备方法，其特征在于，按照如下步骤实施：

步骤1、选取掺杂浓度均为5×10¹³cm^-3-2×10¹⁴cm^-3数量级的轻掺杂衬底晶片，厚度为100μm-150μm；

步骤2、采用干-湿-干氧化法在衬底硅片表面生长一层SiO₂薄膜，厚度为2μm-4μm；

步骤3、涂抹并刻蚀光刻胶，使得部分SiO₂表面裸露出来；

步骤4、刻蚀SiO₂及Si衬底，形成3μm-8μm的沟槽；

步骤5、在O₂环境下退火形成0.1μm-0.5μm厚的SiO₂层；

步骤6、淀积形成多晶硅填满沟槽，浓度为5.5×10²⁰cm^-3-6.3×10²¹cm^-3，刻蚀掉多晶硅，光刻胶和SiO₂掩蔽层；

步骤7、采用干-湿-干氧化法在衬底硅片表面生长一层SiO₂薄膜，厚度为2μm-4μm；

步骤8、涂抹并刻蚀光刻胶，使得部分SiO₂表面裸露出来；

步骤9、刻蚀SiO₂掩蔽层；

步骤10、进行硼离子注入，剂量为5.5×10¹⁵cm^-2-6.3×10¹⁶cm^-2，注入能量为30Kev-500Kev；

步骤11、刻蚀掉剩余光刻胶和SiO₂掩蔽层；

步骤12、采用干-湿-干氧化法在硅片表面生长一层薄膜SiO₂，厚度为2μm-4μm；

步骤13、涂抹并刻蚀光刻胶，使得部分SiO₂表面裸露出来；

步骤14、刻蚀SiO₂露出需要进行离子注入的部分硅片表面区域；

步骤15、进行硼离子注入，剂量为5.5×10¹³cm^-2-6.3×10¹⁴cm^-2，注入能量为30Kev-500Kev，刻蚀掉剩余光刻胶和SiO₂掩蔽层；

步骤16、采用干-湿-干氧化法在硅片表面生长一层薄膜SiO₂，厚度为2μm-4μm，并涂抹刻蚀光刻胶；

步骤17、涂抹并刻蚀光刻胶，使得部分SiO₂表面裸露出来；

步骤18、刻蚀SiO₂露出需要进行离子注入的部分硅片表面区域；

步骤19、进行磷离子注入，剂量为5×10¹⁶cm^-2-1×10¹⁷cm^-2，注入能量为30Kev-500Kev；

步骤20、刻蚀掉剩余光刻胶和SiO₂掩蔽层；

步骤21、翻转器件；

步骤22、采用干-湿-干氧化法在硅片表面生长一层薄膜SiO₂，厚度为2μm-4μm；

步骤23、涂抹并刻蚀光刻胶及SiO₂使得Si表面裸露出来；

步骤24、进行磷离子注入，剂量为1×10¹²cm^-2-2.5×10¹³cm^-2，注入能量为30Kev-500Kev；

步骤25、进行硼离子注入，剂量为5.5×10¹³cm^-2-1.5×10¹⁴cm^-2，注入能量为30Kev-500Kev；

步骤26、刻蚀掉剩余光刻胶和SiO₂掩蔽层；

步骤27、采用干-湿-干氧化法在硅片表面生长一层薄膜SiO₂，厚度为2μm-4μm；

步骤28、并涂抹刻蚀光刻胶，使得部分的SiO₂表面裸露出来；

步骤29、刻蚀SiO₂露出需要进行离子注入的硅片表面区域；

步骤30、进行硼离子注入，剂量为5.5×10¹³cm^-2-6.2×10¹⁴cm^-2，注入能量为30Kev-500Kev；

步骤31、刻蚀掉剩余光刻胶和SiO₂掩蔽层；

步骤32、采用干-湿-干氧化法在硅片表面生长一层薄膜SiO₂，厚度为2μm；

步骤33、涂抹刻蚀光刻胶；使得SiO₂表面裸露出来；

步骤34、刻蚀SiO₂并进行磷离子注入，剂量为5.8×10¹³cm^-2-2.6×10¹⁴cm^-2，注入能量为30Kev-500Kev；

步骤35、刻蚀掉Si表面覆盖的光刻胶和SiO₂层；

步骤36、蒸铝：双面蒸铝形成欧姆接触，并做SiO2钝化保护，最终形成所设计的RC-IGBT。