一种IGBT器件及其制作方法与流程

本发明涉及半导体芯片制造，尤其是涉及一种igbt器件及其制作方法。

背景技术：

1、绝缘栅双极型晶体管(简称igbt)作为绝缘栅控制的双极型器件，目前已经发展至第六代沟槽场截止型igbt器件。与前几代技术(pt型/npt型)相比，无论rsp，通态饱和压降，开关时间等特性都有了大幅进步。目前的第六代igbt器件，正面工艺使用了沟槽型结构，沟槽内均为填充的饱和掺杂多晶硅作为器件的栅极，外围通过金属接触孔连接，进而为体内元胞提供供电电压。目前的技术中，均使用饱和掺杂多晶硅作为栅极，尽管通过饱和掺杂的方式降低多晶硅电阻，如图1所示，但由于受到材料特性的限制，方阻通常为10r-15r/口以内，很难做的更低；这就极大的限制的栅极电压向内部元胞的传导，特别对于高压大电流器件，芯片面积越大，此种问题越明显；在相对高频的应用中，器件的di/dt能力受到了极大的限制。

2、因此，亟需一种能够有效降低器件的栅极电阻，提升器件的开关速度，进而优化高频应用中的di/dt能力的igbt器件及其制作方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种igbt器件及其制作方法，解决了现有技术中存在的极大限制栅极电压向内部元胞的传导的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供的一种igbt器件，包括沟槽，所述沟槽开设在所述igbt器件内，所述沟槽内壁设置有器件栅极氧化层，所述器件栅极氧化层上设置有栅极，所述栅极包括由外到内依次设置的底层多晶硅栅极、金属栅极与顶层多晶硅栅极，所述底层多晶硅栅极设置在所述器件栅极氧化层远离所述沟槽内壁的一侧。

4、优选的，所述沟槽、器件栅极氧化层、底层多晶硅栅极与所述金属栅极的截面为u形结构，所述顶层多晶硅栅极填充在所述金属栅极内。

5、优选的，所述底层多晶硅栅极的厚度设置为300-1000a。

6、优选的，所述金属栅极为alsi合金。

7、优选的，所述金属栅极的厚度设置为1000-2000a。

8、一种igbt器件制作方法，用于制作上述所述的igbt器件，包括如下步骤：

9、s1、根据传统工艺，完成igbt器件的沟槽内壁上的器件栅极氧化层制作；

10、s2、使用化学气相沉积工艺，在所述器件栅极氧化层表面沉积一层底层多晶硅栅极；

11、s3、继续在所述沟槽内沉积一层金属栅极；

12、s4、继续在所述沟槽内沉积顶层多晶硅栅极，将所述沟槽内部完全填满；

13、s5、完成所述底层多晶硅栅极、金属栅极与所述顶层多晶硅栅极的回刻；

14、s6、按传统工艺完成所述igbt器件其他结构制作。

15、本发明提供的技术方案中，在器件栅极氧化层远离沟槽内壁的一侧依次设置底层多晶硅栅极、金属栅极与顶层多晶硅栅极，三层栅极结构，可以大幅降低栅极电阻，从原来的10-15r/口，降低至1r/口以下，接近金属方阻，栅极电压通过沟槽内的中间的金属栅极传导至每一个元胞，大幅提升了器件对栅极电压的响应，进而提升了器件的开关速度，提升了di/dt能力。

技术特征：

1.一种igbt器件，包括沟槽，所述沟槽开设在所述igbt器件内，所述沟槽内壁设置有器件栅极氧化层(6)，所述器件栅极氧化层(6)上设置有栅极，其特征在于，所述栅极包括由外到内依次设置的底层多晶硅栅极(10)、金属栅极(11)与顶层多晶硅栅极(12)，所述底层多晶硅栅极(10)设置在所述器件栅极氧化层(6)远离所述沟槽内壁的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种igbt器件，其特征在于，所述沟槽、器件栅极氧化层(6)、底层多晶硅栅极(10)与所述金属栅极(11)的截面为u形结构，所述顶层多晶硅栅极(12)填充在所述金属栅极(11)内。

3.根据权利要求1所述的一种igbt器件，其特征在于，所述底层多晶硅栅极(10)的厚度设置为300-1000a。

4.根据权利要求1所述的一种igbt器件，其特征在于，所述金属栅极(11)为alsi合金。

5.根据权利要求1所述的一种igbt器件，其特征在于，所述金属栅极(11)的厚度设置为1000-2000a。

6.一种igbt器件制作方法，用于制作权利要求1-5任一所述的igbt器件，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明提供了一种IGBT器件及其制作方法，涉及半导体芯片制造技术领域；该器件包括沟槽，沟槽开设在IGBT器件内，沟槽内壁设置有器件栅极氧化层，器件栅极氧化层上设置有栅极，栅极包括由外到内依次设置的底层多晶硅栅极、金属栅极与顶层多晶硅栅极，底层多晶硅栅极设置在器件栅极氧化层远离沟槽内壁的一侧。在器件栅极氧化层远离沟槽内壁的一侧依次设置底层多晶硅栅极、金属栅极与顶层多晶硅栅极，三层栅极结构，可以大幅降低栅极电阻，从原来的10‑15R/口，降低至1R/口以下，接近金属方阻，栅极电压通过沟槽内的中间的金属栅极传导至每一个元胞，大幅提升了器件对栅极电压的响应，进而提升了器件的开关速度，提升了di/dt能力。技术研发人员：金明星受保护的技术使用者：北一半导体科技（广东）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/21