CN215869397U - 一种沟槽式igbt结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种沟槽式IGBT结构，涉及IGBT结构技术领域。集电极的上方设置有n型衬底，n型衬底的内部设置规律排布的纵向的沟槽,沟槽底部形貌呈半圆柱形，沟槽底部置于深p型阱中，沟槽的内侧壁及底壁上形成有栅极氧化层和栅极多晶层，在相邻的沟槽间设有浅p型阱，浅p型阱位于沟槽的上方，浅p型阱的深度小于沟槽深度的一半，浅p型阱内置n+发射区和p+型短路区，沟槽顶部设有氧化层和发射极金属，氧化层中设置金属层形成发射极和栅极。相对于现有技术而言，本实用新型的有益效果是：在沟槽底部增加低浓度深p型阱，可有效的避免沟槽底部电场过强，同时与原流程兼容，除增加一次注入外，并未增加成本。

Description

一种沟槽式IGBT结构

技术领域

本实用新型涉及IGBT结构技术领域，特别涉及一种沟槽式IGBT结构。

背景技术

绝缘栅晶体管(IGBT)作为新型电力半导体场控自关断器件，集功率MOSFET的高速性能与双极性器件的低电阻于一体，具有输进阻抗高，电压控制功耗低，控制电路简单，耐高压，承受电流大等特性，在各种电力变换中获得极广泛的应用。随着应用功率不断增加，IGBT导通功耗不断增加，由于沟槽式IGBT结构是沟道从平面型的横向沟道转变为纵向沟道，消除了JFET效应，导通功耗明显降低，但由于沟槽式IGBT结构底部形貌成半圆柱形，导致电场在沟槽底部集中，易发生漏电、耐压降低、甚至失效。

实用新型内容

本实用新型提供一种沟槽式IGBT结构，通过在沟槽底部进行零角度注入11次方小剂量的硼杂质，退火后形成包围沟槽底部的深p型阱，降低沟槽底部电场，避免沟槽底部因沟槽形貌不良或其它原因导致的耐压降低或漏电。

具体技术方案是一种沟槽式IGBT结构，包括集电极，所述集电极的上方设置有n型衬底，所述n型衬底的内部设置规律排布的纵向的沟槽,所述沟槽底部形貌呈半圆柱形，所述沟槽底部置于深p型阱中，所述沟槽的内侧壁及底壁上形成有栅极氧化层，所述栅极氧化层内部形成有栅极多晶层，在相邻的所述沟槽间设有浅p型阱，所述浅p型阱位于所述沟槽的上方，所述浅p型阱的深度小于所述沟槽深度的一半，所述浅p型阱内置n+发射区和p+型短路区，所述n+发射区位于所述浅p型阱上方边部，所述p+型短路区位于所述n+发射区中间，所述沟槽顶部设有氧化层和发射极金属，所述氧化层中设置金属层形成发射极和栅极。

进一步，所述集电极包括：集电极金属和p+集电极，所述p+集电极位于所述集电极金属与所述n型衬底之间。

进一步，所述浅p型阱上方设置栅氧氧化层，所述栅氧氧化层上方设置有多晶硅层和保护氧化层。

相对于现有技术而言，本实用新型的有益效果是：在沟槽底部增加低浓度深p型阱，可有效的避免沟槽底部电场过强，同时与原流程兼容，除增加一次注入外，并未增加成本。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例公开的步骤S1实施对应结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的步骤S2实施对应结构示意图；

图3为本实用新型实施例公开的步骤S3实施对应结构示意图；

图4为本实用新型实施例公开的步骤S4实施对应结构示意图；

图5为本实用新型实施例公开的步骤S5实施对应结构示意图；

图6为本实用新型实施例公开的步骤S6实施对应结构示意图；

图7为本实用新型实施例公开的步骤S7实施对应结构示意图。

其中：

1、集电极金属，2、p+集电极，3、n型衬底，4、沟槽，5、深p型阱，6、栅极氧化层，7、栅极多晶层，8、浅p型阱，9、n+发射区，10、p+型短路区，11、保护氧化层，12、发射极金属，14、氧化层，17、沟槽窗口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型作进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”是指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

下面是结合附图1-7对本实用新型进行的描述：

实施例：一种沟槽式IGBT结构，包括集电极，所述集电极的上方设置有n型衬底3，所述n型衬底3的内部设置规律排布的纵向的沟槽4,所述沟槽4底部形貌呈半圆柱形，所述沟槽4底部置于深p型阱5中，所述沟槽4的内侧壁及底壁上形成有栅极氧化层6，所述栅极氧化层6内部形成有栅极多晶层7，在相邻的所述沟槽4间设有浅p型阱8，所述浅p型阱8位于所述沟槽4的上方，所述浅p型阱8的深度小于所述沟槽4深度的一半，所述浅p型阱8内置n+发射区9和p+型短路区10，所述n+发射区9位于所述浅p型阱8上方边部，所述p+型短路区10位于所述n+发射区9中间，所述沟槽顶部设有氧化层11和发射极金属12，所述氧化层11中设置金属层形成发射极和栅极。

进一步，所述集电极包括：集电极金属1和p+集电极2，所述p+集电极2位于所述集电极金属1与所述n型衬底3之间。

进一步，所述浅p型阱8上方设置栅氧氧化层，所述栅氧氧化层上方设置有多晶硅层和保护氧化层。

本申请中所描述的沟槽式IGBT结构的制造方法，包括以下步骤：

S1、在所述n型衬底3顶部淀积7000A致密氧化层14作为硬掩膜，第一次光刻，通过光刻、刻蚀工艺在硬掩膜的顶部光刻、刻蚀出沟槽窗口17，

S2、通过硬掩膜在所述n型衬底3顶部刻蚀出5-6微米所述沟槽4，

S3、利用注入机在所述沟槽4底部进行零角度注入11次方硼杂质构造出深p型阱5，所述沟槽4的底部被所述深p型阱5包围，可降低所述沟槽4底部电场，避免所述沟槽4底部因沟槽形貌不良或其它原因导致的耐压降低或漏电，做高温牺牲氧化2000A，牺牲氧化去除，1000-1050℃做所述栅极氧化层6，多晶填充，回刻掉表面多晶，形成所述栅极多晶层7，

S4、第二次光刻，通过光刻工艺在相邻的所述沟槽4间光刻出BODY注入窗口，并进行BODY注入，退火形成所述浅p型阱8，

S5、第三次光刻，在所述浅p型阱8上方边部处光刻出n+型源级注入窗口，进行n+离子注入，形成所述n+发射区9，

S6、第四次光刻，在所述n+发射区9中间蚀刻出源级接触孔，进行p+离子注入，在875℃温度下，氮气气氛中退火30分钟，形成所述p+型短路区10，

S7、设置接触窗口，在结构完成部分的顶部分别设置所述发射极金属12和所述保护氧化层11，并在所述保护氧化层11中设置金属层分别形成发射极和栅极，再去除所述n型衬底3的背面，通过离子注入做p+背面注入，400℃退火，设置金属材料层形成集电极。

本申请所使用的方法，通过在沟槽底部进行零角度注入11次方小剂量的硼杂质，退火后形成包围所述沟槽4底部的所述深p型阱5，也就是在所述沟槽4底部增加低浓度所述深p型阱5，可降低所述沟槽4底部电场，避免所述沟槽4底部电场过强，避免所述沟槽4底部因沟槽形貌不良或其它原因导致的耐压降低或漏电；同时与原流程兼容，除增加一次注入外，并未增加成本。

以上所述，仅是本实用新型的优选实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种沟槽式IGBT结构，其特征在于，包括集电极，所述集电极的上方设置有n型衬底(3)，所述n型衬底(3)的内部设置规律排布的纵向的沟槽(4),所述沟槽(4)底部形貌呈半圆柱形，所述沟槽(4)底部置于深p型阱(5)中，所述沟槽(4)的内侧壁及底壁上形成有栅极氧化层(6)，所述栅极氧化层(6)内部形成有栅极多晶层(7)，在相邻的所述沟槽(4)间设有浅p型阱(8)，所述浅p型阱(8)位于所述沟槽(4)的上方，所述浅p型阱(8)的深度小于所述沟槽(4)深度的一半，所述浅p型阱(8)内置n+发射区(9)和p+型短路区(10)，所述n+发射区(9)位于所述浅p型阱(8)上方边部，所述p+型短路区(10)位于所述n+发射区(9)中间，所述沟槽顶部设有氧化层(11)和发射极金属(12)，所述氧化层(11)中设置金属层形成发射极和栅极。

2.根据权利要求1所述的一种沟槽式IGBT结构，其特征在于，所述集电极包括：集电极金属(1)和p+集电极(2)，所述p+集电极(2)位于所述集电极金属(1)与所述n型衬底(3)之间。

3.根据权利要求1所述的一种沟槽式IGBT结构，其特征在于，所述浅p型阱(8)上方设置栅氧氧化层，所述栅氧氧化层上方设置有多晶硅层和保护氧化层。

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