[发明专利]具有沟槽栅的IGBT器件的制造方法

说明书

本申请公开了一种具有沟槽栅的IGBT器件的制造方法，涉及半导体制造领域。该方法包括在衬底上形成沟槽；形成氧化层，所述氧化层覆盖所述沟槽的底部和侧壁；利用多晶硅分两次填充所述沟槽，填充后的沟槽上层位置中间形成预定宽度的间隙；所述预定宽度等于经过氧化工艺处理后沟槽内多晶硅氧化增加的厚度；形成IGBT器件的基极区、源区和集电区；解决了现有的IGBT的沟槽栅顶部容易出现空洞、缝隙等现象，影响IGBT器件的阈值电压稳定性的问题；达到了避免沟槽栅顶部对沟道的挤压，实现短沟道IGBT的量产，提升IGBT器件性能的效果。

技术领域

本申请涉及半导体制造领域，具体涉及一种具有沟槽栅的IGBT器件的制造方法。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)是电力电子产品中的核心器件，近年来得到广泛推广，应用产品从白色家电、工业变频、焊机等传统电力电子器件产品向新能源汽车、新能源设备等高端店里电子器件产品转变。

沟槽型IGBT将栅极以沟槽的形式垂直挖在硅片内部，可以降低IGBT的导通电阻，减小每个晶胞单元的面积，增大电流密度。对于沟槽型IGBT器件而言，衬底内的沟槽刻蚀和多晶硅填充是制作工艺中的重中之重，关系到整个器件的性能。

在填充多晶硅的工艺中，多晶硅填充后，沟槽顶部形貌可能会出现诸如缝隙、裂纹等不合理现象，极易在后续氧化工艺中对沟道产生影响，造成阈值电压的不稳定。另外，在IGBT器件密度的提升中，会通过进一步降低饱和电压来减少器件的损耗，由于饱和电压与沟道长度成正比，因此，短沟道长度是降低饱和电压的一种重要方法，但是这样多晶硅填充后，可能会加重对沟槽沟道的挤压。

发明内容

为了解决相关技术中的问题，本申请提供了一种具有沟槽栅的IGBT器件的制造方法。该技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供了一种具有沟槽栅的IGBT器件的制造方法，该方法包括：

在衬底上形成沟槽；

形成氧化层，氧化层覆盖沟槽的底部和侧壁；

利用多晶硅分两次填充沟槽，填充后的沟槽上层位置中间形成预定宽度的间隙；预定宽度等于经过氧化工艺处理后沟槽内多晶硅氧化增加的厚度；

形成IGBT器件的基极区、源区和集电区。

可选的，利用多晶硅分两次填充沟槽，填充后的沟槽上层位置中间形成预定宽度的间隙，包括：

进行第一次多晶硅填充，第一次填充的多晶硅厚度小于沟槽的深度；

刻蚀去除沟槽内预定深度以上位置的多晶硅；

进行第二次多晶硅填充，沟槽内第二次填充的多晶硅中间形成预定宽度的间隙；

去除衬底表面的多晶硅。

可选的，刻蚀去除沟槽内预定深度以上位置的多晶硅，包括：

根据具有缺陷的沟槽栅中的缺陷深度确定预定深度，预定深度大于或等于缺陷深度；

刻蚀去除沟槽内预定深度以上位置的多晶硅。

可选的，在衬底上形成沟槽，包括：

通过光刻和刻蚀工艺在衬底上形成沟槽。

可选的，沟槽上层位置中间的间隙被氧化物填充。

可选的，形成IGBT器件的基极区、源区和集电区，包括：

在沟槽两侧形成基极区，基极区位于衬底中的漂移区内；

在基极区内形成源区；

在衬底的背面形成集电区。