IGBT器件及其制备方法与流程

igbt器件及其制备方法
技术领域
1.本技术涉及igbt器件制造技术领域，具体涉及一种igbt器件及其制备方法。


背景技术：

2.ret-igbt器件为嵌入式发射极沟槽(recessed-emitter-trench)结构的igbt器件，ret-igbt器件相较于平面栅穿通型igbt器件，可以进一步降低igbt器件的开关损耗，改善igbt器件的导通压降和关断损耗的折中关系。ret-igbt器件通过控制嵌入式发射极沟槽的深宽比(h和w的不同比例)，可以调节电子注入和空穴的注入比，实现导通压降和关断损耗不同折中关系的产品，满足igbt市场多样性的需求，改善芯片短路能量。
3.但是目前在形成嵌入式发射极结构时，由于嵌入式发射极结构的顶端存在si-sio
2-poly三种物质形成的两个界面，导致工艺上较难实现嵌入式发射极结构表面的平滑过渡。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种igbt器件及其制备方法，可以解决现有的ret-igbt器件制造工艺中较难实现嵌入式发射极结构表面的平滑过渡的问题。
5.一方面，本技术实施例提供了一种igbt器件的制备方法，包括：
6.提供一衬底，所述衬底中形成沟槽型发射极结构和位于所述沟槽型发射极结构两侧的沟槽型栅极结构，所述衬底上形成有层间绝缘介质层，其中，所述沟槽型发射极结构包括：隔离氧化层和覆盖所述隔离氧化层的多晶硅层；
7.去除部分厚度的所述层间绝缘介质层以在所述层间绝缘介质层中形成一刻蚀窗口；
8.根据所述刻蚀窗口，去除剩余厚度的所述层间绝缘介质层，其中，在去除剩余厚度的所述层间绝缘介质层的同时，过量刻蚀第一厚度的所述隔离氧化层；
9.根据所述刻蚀窗口，采用刻蚀工艺去除一定厚度的所述衬底和一定厚度的所述多晶硅层，此时，在所述刻蚀窗口中，所述隔离氧化层与所述隔离氧化层两个相对侧面分别残留的所述衬底、所述多晶硅层构成两个第一尖峰；
10.采用湿法刻蚀工艺去除所述第一尖峰中的第二厚度的所述隔离氧化层，其中，所述隔离氧化层与所述衬底的交界位置形成第二尖峰；所述隔离氧化层与所述多晶硅层的交界位置形成第三尖峰；
11.采用干法刻蚀工艺去除所述第二尖峰和所述第三尖峰。
12.可选的，在所述igbt器件的制备方法中，采用湿法刻蚀工艺去除部分厚度的所述层间绝缘介质层以在所述层间绝缘介质层中形成所述刻蚀窗口。
13.可选的，在所述igbt器件的制备方法中，根据所述刻蚀窗口，采用干法刻蚀工艺去除剩余厚度的所述层间绝缘介质层以及过量刻蚀一定厚度的所述隔离氧化层。
14.可选的，在所述igbt器件的制备方法中，在根据所述刻蚀窗口，去除剩余厚度的所
述层间绝缘介质层的同时过量刻蚀第一厚度的所述隔离氧化层的过程中，过量刻蚀的所述隔离氧化层的第一厚度为0μm～2μm。
15.可选的，在所述igbt器件的制备方法中，根据所述刻蚀窗口，采用干法刻蚀工艺去除一定厚度的所述衬底和一定厚度的所述多晶硅层。
16.可选的，在所述igbt器件的制备方法中，所述第一尖峰在横向上的尺寸为
17.可选的，在所述igbt器件的制备方法中，所述第二尖峰在横向上的尺寸为所述第三尖峰在横向上的尺寸为
18.可选的，在所述igbt器件的制备方法中，在去除部分厚度的所述层间绝缘介质层以在所述层间绝缘介质层中形成所述刻蚀窗口之前，所述igbt器件的制备方法还包括：
19.形成图案化的光刻胶层。
20.可选的，在所述igbt器件的制备方法中，在根据所述刻蚀窗口，采用刻蚀工艺去除一定厚度的所述衬底和一定厚度的所述多晶硅层之后、在采用湿法刻蚀工艺去除所述第一尖峰中的第二厚度的所述隔离氧化层之前，所述igbt器件的制备方法还包括：
21.去除所述图案化的光刻胶层。
22.另一方面，本技术实施例还提供了一种igbt器件，包括：
23.衬底；
24.沟槽型发射极结构，所述沟槽型发射极结构位于所述衬底中，其中，所述沟槽型发射极结构包括：隔离氧化层和覆盖所述隔离氧化层的多晶硅层；
25.沟槽型栅极结构，所述沟槽型栅极结构位于所述沟槽型发射极结构的两侧的所述衬底中；
26.层间绝缘介质层，所述层间绝缘介质层位于所述衬底上；其中，所述层间绝缘层中形成有刻蚀窗口，所述刻蚀窗口下的所述隔离氧化层的上表面、所述多晶硅层的上表面均低于所述层间绝缘介质层底部的所述沟槽型栅极结构的上表面。
27.本技术技术方案，至少包括如下优点：
28.本技术通过刻蚀去除部分衬底和部分多晶硅层此时，所述隔离氧化层与所述隔离氧化层两个相对侧面分别残留的所述衬底、所述多晶硅层构成两个第一尖峰；再采用湿法刻蚀工艺去除所述第一尖峰中的第二厚度的所述隔离氧化层，此时，所述隔离氧化层与所述衬底的交界位置形成第二尖峰、所述隔离氧化层与所述多晶硅层的交界位置形成第三尖峰；最后通过干法刻蚀去除所述第二尖峰和第三尖峰，可以很好地处理沟槽型发射极结构的每侧顶端存在的衬底-隔离氧化层-多晶硅层三种物质及其形成的两个界面(两个第二尖峰和两个第三尖峰)，使得最终的所述沟槽型发射极结构的顶端趋于平坦，不存在任何尖峰或者毛刺，即，使得所述刻蚀窗口下的衬底的上表面、多晶硅层的上表面和隔离氧化层的上表面趋于齐平，从而提高了igbt器件的良率。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本发明实施例的igbt器件的制备方法的流程图；
31.图2-图7是本发明实施例的制备igbt器件的各工艺步骤中的半导体结构示意图；
32.其中，附图标记说明如下：
33.10-衬底，20-沟槽型发射极结构，30-沟槽型栅极结构，21-隔离氧化层，31-多晶硅层，22-栅氧化层，32-栅多晶硅，40-层间绝缘介质层，50-图案化的光刻胶层，51-刻蚀窗口，211-第一尖峰，212-第二尖峰，213-第三尖峰。
具体实施方式
34.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
35.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
37.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
38.发明人研究发现，沟槽型发射极结构的顶端存在的衬底-隔离氧化层-多晶硅层三种物质及其形成的两个界面，现有工艺中因为刻蚀工艺的选择不当，再加上材料本身的选择刻蚀比不同而导致沟槽型发射极结构的顶端产生尖峰，主要是衬底-隔离氧化层构成的第二尖峰以及隔离氧化层-多晶硅层构成的第三尖峰，从而造成沟槽型发射极结构的顶端没有处理好衬底-隔离氧化层-多晶硅层三种物质及其形成的两个界面(两个第二尖峰和两个第三尖峰)的平滑过渡。
39.基于此，本技术实施例提供了一种igbt器件的制备方法，请参考图1，图1是本发明实施例的igbt器件的制备方法的流程图，所述igbt器件的制备方法包括：
40.s10：提供一衬底，所述衬底中形成沟槽型发射极结构和位于所述沟槽型发射极结构两侧的沟槽型栅极结构，所述衬底上形成有层间绝缘介质层，其中，所述沟槽型发射极结构包括：隔离氧化层和覆盖所述隔离氧化层的多晶硅层；
41.s20：去除部分厚度的所述层间绝缘介质层以在所述层间绝缘介质层中形成一刻蚀窗口；
42.s30：根据所述刻蚀窗口，去除剩余厚度的所述层间绝缘介质层，其中，在去除剩余
厚度的所述层间绝缘介质层的同时，过量刻蚀第一厚度的所述隔离氧化层；
43.s40：根据所述刻蚀窗口，采用刻蚀工艺去除一定厚度的所述衬底和一定厚度的所述多晶硅层，此时，在所述刻蚀窗口中，所述隔离氧化层与所述隔离氧化层两个相对侧面分别残留的所述衬底、所述多晶硅层构成两个第一尖峰；
44.s50：采用湿法刻蚀工艺去除所述第一尖峰中的第二厚度的所述隔离氧化层，其中，所述隔离氧化层与所述衬底的交界位置形成第二尖峰；所述隔离氧化层与所述多晶硅层的交界位置形成第三尖峰；
45.s60：采用干法刻蚀工艺去除所述第二尖峰和所述第三尖峰。
46.具体的，请参考图2-图6，图2-图6是本发明实施例的制备igbt器件的各工艺步骤中的半导体结构示意图。
47.首先，如图2所示，提供一衬底10，所述衬底10中形成沟槽型发射极结构20和位于所述沟槽型发射极结构20两侧的沟槽型栅极结构30，所述衬底上形成有层间绝缘介质层40，其中，所述沟槽型发射极结构20包括：隔离氧化层21和覆盖所述隔离氧化层21的多晶硅层31。具体的，所述沟槽型栅极结构30包括：栅氧化层22和覆盖所述栅氧化层22的栅多晶硅32。所述衬底10中形成有多个沟槽，所述栅氧化层22和所述隔离氧化层21对应覆盖各沟槽的底壁和侧壁；所述栅多晶硅32和所述多晶硅层31分别填充各自对应沟槽的剩余空间。所述衬底10可以是单晶硅，并且所述衬底10可以具有绝缘层上硅或硅上外延层结构。所述层间绝缘介质层40的材质可以为二氧化硅。所述隔离氧化层21的材质可以为二氧化硅。
48.然后，如图3所示，形成图案化的光刻胶层50。具体的，在所述衬底10表面旋涂一光刻胶层，并通过光刻工艺在所述光刻胶层上打开窗口以得到所述图案化的光刻胶层50。
49.较佳的，如图3所示，去除部分厚度的所述层间绝缘介质层40以在所述层间绝缘介质层40中形成一刻蚀窗口51。具体的，本实施例可以采用湿法刻蚀工艺去除部分厚度的所述层间绝缘介质层40以在所述层间绝缘介质层40中形成所述刻蚀窗口51。本技术湿法刻蚀工艺去除部分厚度的所述层间绝缘介质层40为了在所述刻蚀窗口51中的所述层间绝缘介质层40边缘形成两个钝角，避免直接干法刻蚀整层所述层间绝缘介质层40导致的直角尖峰。
50.值得注意的是，在另一个实施例中，可以不执行“去除部分厚度的所述层间绝缘介质层40以在所述层间绝缘介质层40中形成一刻蚀窗口51”的工艺步骤，直接利用一次干法刻蚀工艺刻蚀所述层间绝缘介质层40以露出所述沟槽型发射极结构。
51.进一步的，如图4所示，依据所述刻蚀窗口51，去除剩余厚度的所述层间绝缘介质层40，其中，在去除剩余厚度的所述层间绝缘介质层40的同时，该工艺存在过量刻蚀，从而会刻蚀掉第一厚度的所述隔离氧化层21。具体的，本实施例可以采用干法刻蚀工艺去除剩余厚度的所述层间绝缘介质层40以及过量刻蚀第一厚度的所述隔离氧化层21。由图4可以看出，形成所述沟槽型发射极结构20的沟槽中，因受干法刻蚀去除剩余厚度的所述层间绝缘介质层40的影响，同时会刻蚀掉部分厚度的所述隔离氧化层21，所以导致所述隔离氧化层21的顶端缺失了一部分，在本实施例中，受干法刻蚀去除剩余厚度的所述层间绝缘介质层40的影响，刻蚀掉的所述隔离氧化层21的部分厚度可以为0μm～2μm。
52.接着，如图5所示，根据所述刻蚀窗口51，采用干法刻蚀工艺去除一定厚度的所述衬底10和一定厚度的所述多晶硅层31，此时，在所述刻蚀窗口51中，所述隔离氧化层21与其
(所述隔离氧化层21)自身的第一侧面残留的所述衬底10、第二侧面残留的所述多晶硅层31构成两个第一尖峰211，其中，第一侧面和第二侧面相对。具体的，因所述衬底10、所述多晶硅层31和所述隔离氧化层21的材质不同，以及刻蚀气体等不同，导致所述衬底10、所述多晶硅层31和所述隔离氧化层21的选择刻蚀比不同，并且在本实施例中，干法刻蚀工艺为各向异性刻蚀，所以采用干法刻蚀工艺可以去除较多的所述衬底10和所述多晶硅层31，但对所述隔离氧化层21的影响较小，会留下较多的所述隔离氧化层21没有被刻蚀。在采用干法刻蚀工艺去除一定厚度的所述衬底10和一定厚度的所述多晶硅层31之后，会在所述隔离氧化层21一侧留下一些衬底10材料的残留以及在所述隔离氧化层21另一侧留下一些多晶硅层31材料的残留，从而构成两个第一尖峰211。在本实施例中，所述第一尖峰211在横向上的尺寸可以为
53.进一步的，如图6所示，去除所述图案化的光刻胶层50。
54.接着，如图6所示，采用湿法刻蚀工艺去除所述第一尖峰211中的第二厚度的所述隔离氧化层21，其中，由于刻蚀选择比等的原因，去除所述第一尖峰211中的第二厚度的所述隔离氧化层21之后，会在所述隔离氧化层21与所述衬底10的交界位置形成第二尖峰212，以及在所述隔离氧化层21与所述多晶硅层31的交界位置形成第三尖峰213，从图6中可以看出，对称的两个所述第二尖峰212相当于有两种材料(所述隔离氧化层21与所述衬底10) 一个交界面构成；对称的两个所述第三尖峰213相当于有两种材料(所述隔离氧化层21与多晶硅层31) 一个交界面构成。在本实施例中，采用湿法刻蚀工艺可以有效去除较多的所述隔离氧化层21。在本实施例中，所述第二尖峰212在横向上的尺寸为所述第三尖峰213在横向上的尺寸为
55.值得注意的是，所述隔离氧化层21的第一厚度、第二厚度并不一定分别对应相等，只是为了描述分几次刻蚀一定厚度的所述隔离氧化层21。
56.最后，如图7所示，采用干法刻蚀工艺去除所述第二尖峰212和所述第三尖峰213。
57.本技术通过刻蚀去除部分衬底10和部分多晶硅层31，此时，所述隔离氧化层21与所述隔离氧化层21两个相对侧面分别残留的所述衬底10、所述多晶硅层31构成两个第一尖峰211；再采用湿法刻蚀工艺去除所述第一尖峰211中的第二厚度的所述隔离氧化层21，此时，所述隔离氧化层21与所述衬底10的交界位置形成第二尖峰212、所述隔离氧化层21与所述多晶硅层31的交界位置形成第三尖峰213；再通过湿法刻蚀去除所述第二尖峰212和第三尖峰213，可以很好地处理沟槽型发射极结构的每侧顶端存在的衬底-隔离氧化层-多晶硅层(si-sio
2-poly)三种物质及其形成的两个界面(两个第二尖峰212和两个第三尖峰213)，使得最终的所述沟槽型发射极结构20的顶端趋于平坦，不存在任何尖峰或者毛刺，即，使得所述刻蚀窗口51下的衬底10的上表面、多晶硅层31的上表面和隔离氧化层21的上表面趋于齐平，实现了沟槽型发射极结构20(嵌入式发射极结构)表面的平滑过渡，从而提高了igbt器件的良率。
58.基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种igbt器件，如图6所示，所述igbt器件包括：
59.衬底10；
60.沟槽型发射极结构20，所述沟槽型发射极结构20位于所述衬底10中，其中，所述沟
槽型发射极结构20包括：隔离氧化层21和覆盖所述隔离氧化层21的多晶硅层31；
61.沟槽型栅极结构30，所述沟槽型栅极结构30位于所述沟槽型发射极结构20的两侧的所述衬底10中，其中，所述沟槽型栅极结构30包括：栅氧化层22和覆盖所述栅氧化层22的栅多晶硅32；
62.层间绝缘介质层40，所述层间绝缘介质层40位于所述衬底10上；其中，所述层间绝缘层40中形成有刻蚀窗口51，所述刻蚀窗口51下的所述隔离氧化层21的上表面、所述多晶硅层31的上表面均低于所述层间绝缘介质层40底部的所述沟槽型栅极结构30的上表面，即平坦的所述沟槽型发射极结构20的上表面低于所述沟槽型栅极结构30的上表面。
63.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术创造的保护范围之中。