一种沟槽式igbt栅极的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于功率半导体设备技术领域，特别是设及一种沟槽式IGBT栅极的制作方 法。
【背景技术】
[0002] IGBT作为一种发展迅速、应用广泛且非常有前景的功率半导体器件，已广泛应用 于变频家电、风能发电、机车牵引和智能电网等领域。它是在普通双扩散金属氧化物半导体 (DM0S)的基础上，通过在集电极引入P+结构，除了具备DM0S的输入阻抗高、开关速度快、工 作频率高、容易控制电压、热稳定好、驱动电路简单和易于集成等特点外，通过集电极空穴 注入的电导调制效应，大大降低了导通电阻，减少了通态功耗。目前的功率IGBT器件主要分 成两大类:第一种是利用平面栅极形成的平面IGBT，第二种是在深沟槽壁的氧化形成的沟 槽式IGBT。沟槽式IGBT作为一种新型的IGBT结构，在导通压降和电流密度上具有更好的表 现。
[0003] 然而，沟槽型的栅极结构存在一些固有缺陷，在沟槽式IGBT的制备工艺中，通常沟 槽底部在栅氧层热氧化形成过程中膜厚会比其它部位薄，在器件工作时，沟槽底部存在电 场集中的现象，而栅氧层又偏薄，运就容易导致击穿，因此，如何避免栅极在底部被击穿，成 为一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004] 为解决上述问题，本发明提供了一种沟槽式IGBT栅极的制作方法，能够增大栅极 底部的栅氧厚度，从而避免栅极在底部因电场集中而易被击穿的问题。
[0005] 本发明提供的一种沟槽式IGBT栅极的制作方法，包括：
[0006] 在娃衬底表面进行刻蚀，形成沟槽；
[0007] 热氧化所述沟槽，在所述沟槽的内表面形成牺牲氧化层；
[000引对所述沟槽的底面注入可促进所述娃衬底氧化的杂质；
[0009] 去除所述牺牲氧化层；
[0010] 在所述沟槽内生长栅氧层；
[0011] 对所述沟槽填充渗杂多晶娃。
[0012] 优选的，在上述沟槽式IGBT栅极的制作方法中，所述对所述沟槽的底面注入可促 进所述娃衬底氧化的杂质为：
[0013] W垂直于所述沟槽的底面的角度，对所述沟槽的底面注入氣杂质、憐杂质、氮杂质 或神杂质。
[0014] 优选的，在上述沟槽式IGBT栅极的制作方法中，所述在娃衬底表面进行刻蚀，形成 沟槽为：
[0015] 利用等离子刻蚀机台，在所述娃衬底表面进行干法刻蚀，形成沟槽。
[0016] 优选的，在上述沟槽式IGBT栅极的制作方法中，所述热氧化所述沟槽，在所述沟槽 的内表面形成牺牲氧化层为：
[0017] 热氧化所述沟槽，在所述沟槽的内表面形成厚度范围为I00 A至10000A的牺牲 氧化层。
[0018] 优选的，在上述沟槽式IGBT栅极的制作方法中，所述去除所述牺牲氧化层为：
[0019] 利用槽式湿法刻蚀机或滚筒式湿法刻蚀机去除所述牺牲氧化层。
[0020] 优选的，在上述沟槽式IGBT栅极的制作方法中，所述在所述沟槽内生长栅氧层为：
[0021] 利用炉管栅氧工艺，设置生长溫度范围为70(TC至120(TC，在所述沟槽内生长栅氧 层。
[0022] 优选的，在上述沟槽式IGBT栅极的制作方法中，所述在所述沟槽内生长栅氧层为： [0023 ]采用湿氧方式、干氧方式、渗杂氧化或组合氧化方式，在所述沟槽内生长栅氧层。 [0024]优选的，在上述沟槽式IGBT栅极的制作方法中，所述对所述沟槽填充渗杂多晶娃 为：
[00巧]利用LPCVD工艺或阳CVD工艺对所述沟槽填充渗杂多晶娃。
[0026] 优选的，在上述沟槽式IGBT栅极的制作方法中，所述在娃衬底表面进行刻蚀，形成 沟槽为：
[0027] 在所述娃衬底表面进行刻蚀，形成深度范围为2微米至20微米且宽度范围为1微米 至10微米的沟槽。
[0028] 本发明提供的上述沟槽式IGBT栅极的制作方法，包括:在娃衬底表面进行刻蚀，形 成沟槽;热氧化所述沟槽，在所述沟槽的内表面形成牺牲氧化层;对所述沟槽的底面注入可 促进所述娃衬底氧化的杂质;去除所述牺牲氧化层;在所述沟槽内生长栅氧层;对所述沟槽 填充渗杂多晶娃。由于在形成牺牲氧化层之后对所述沟槽的底面注入可促进所述娃衬底氧 化的杂质，因此能够提高后续在沟槽底面生长的栅氧层的厚度，从而避免栅极在底部因电 场集中而易被击穿的问题。
【附图说明】
[0029] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据 提供的附图获得其他的附图。
[0030] 图1为本申请实施例提供的第一种沟槽式IGBT栅极的制作方法的示意图；
[0031] 图2为本申请实施例提供的第二种沟槽式IGBT栅极的制作方法的示意图。
【具体实施方式】
[0032] 本发明的核屯、思想在于提供一种沟槽式IGBT栅极的制作方法，能够增大栅极底部 的栅氧厚度，从而避免栅极在底部因电场集中而易被击穿的问题。
[0033] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034] 本申请实施例提供的第一种沟槽式IGBT栅极的制作方法如图1所示，图1为本申请 实施例提供的第一种沟槽式IGBT栅极的制作方法的示意图。该方法包括如下步骤：
[0035] S1:在娃衬底表面进行刻蚀，形成沟槽；
[0036] 在该步骤中，根据光刻和刻蚀等图形转移的原理，在娃衬底表面刻蚀出具有特定 分布的沟槽，其分布形式是根据需求进行设定的。
[0037] S2:热氧化所述沟槽，在所述沟槽的内表面形成牺牲氧化层；
[0038] 由于步骤S1中的刻蚀过程所形成的沟槽的槽壁和底部表面缺陷较多，运对栅氧的 形成是非常不利的，因此需要先形成牺牲氧化层，后续再进行去除，从而避免上述问题。
[0039] S3:对所述沟槽的底面注入可促进所述娃衬底氧化的杂质；
[0040] 该步骤是相对于现有技术中的方案所增加的步骤，由于现有技术中在沟槽底面形 成的栅氧层的厚度较小，导致易被击穿，而设置该步骤之后，在沟槽底面先注入一些可促进 所述娃衬底氧化的杂质，杂质穿过所述牺牲氧化层，进入娃衬底，就能够使沟槽底面更易氧 化，从而增大底面的栅氧层的厚度，降低被击穿的概率。
[0041 ] S4:去除所述牺牲氧化层；
[0042] 在该步骤中，可W采用湿法刻蚀的方式去除所述牺牲氧化层，从而去除沟槽的槽 壁和底面上的缺陷，避免对栅氧层的形成过程造成不利影响。
[0043] S5:在所述沟槽内生长栅氧层；
[0044] 在该步骤中，由于上述步骤S3注入的杂质影响，沟槽底部的热氧化速率会有所加 强，使得底部栅氧层厚度接近或超过侧壁的栅氧层厚度，可W较好的避免沟槽底部易击穿 的问题。
[0045] S6:对所述沟槽填充渗杂多晶娃。
[0046] 在该步骤中，可W采用薄膜淀积的工艺，用渗杂多晶娃填充沟槽，最终形成完整的 栅极结构，渗杂多晶娃不限于原位渗杂的P型或N型多晶娃。
[0047] 本申请实施例提供的上述第一种沟槽式IGBT栅极的制作方法，包括:在娃衬底表 面进行刻蚀，形成沟槽;热氧化所述沟槽，在所述沟槽的内表面形成牺牲氧化层;对所述沟 槽的底面注入可促进所述娃衬底氧化的杂质；去除所述牺牲氧化层;在所述沟槽内生长栅 氧层;对所述沟槽填充渗杂多晶娃。由于在形成牺牲氧化层之后对所述沟槽的底面注入可 促进所述娃衬底氧化的杂质，因此能够提高后续在沟槽底面生长的栅氧层的厚度，从而避 免栅极在底部因电场集中而易被击穿的问题。
[004引作为上述第一种沟槽式IGBT栅极的制作方法的一个优选实施例，上述步骤S3可W 具体为：
[0049] W垂直于所述沟槽的底面的角度，对所述沟槽的底面注入氣杂质、憐杂质、氮杂质 或神杂质。也就是说，W零角度进行杂质的注入，运样就能够保证杂质只注入沟槽底面，而 避免注入到沟槽的侧面，运样就能够有选择的只提高沟槽底面的栅氧层的厚度，从而降低 沟槽底面被击穿的概率。另外，注入能量可W为lOKeV至270KeV，剂量可W为个至巧 1〇16 个。
[0050] 作为