[實用新型]一種自對準溝槽柵結構IGBT

有效

• 申請號: 202122903860.4
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號: CN216450649U
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 胡強;唐茂森;馬克強;王思亮;蔣興莉
• 申請（專利權）人: 成都森未科技有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/417
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蘇丹

本申請涉及半導體制造領域，特別是自對準溝槽柵結構IGBT，包括襯底，所述襯底正面上方設置有第二導電類型層a，襯底上部設置有多根溝槽，且所述溝槽同時貫穿對應位置處的第二導電類型層a，溝槽內設置有第一絕緣介質層，第一絕緣介質層內設置有第一導電層，且第一導電層與第一絕緣介質層頂部齊平，第一絕緣介質層頂部設置有寬度大于第一絕緣介質層的第二絕緣介質層，第二絕緣介質層的中部設置有第三絕緣介質層，且第三絕緣介質層的寬度與第一導電層的寬度相同。本申請在溝槽柵填充后，進行反填充蓋帽處理，金屬電極接觸孔的寬度可以根據自對準氧化層厚度靈活調整，保證結構設計的自由度。

技術領域

本申請涉及半導體制造領域，特別是一種自對準溝槽柵結構。

背景技術

包括IGBT在內的溝槽柵型功率半導體芯片廣泛用于新能源發電、輸變電、軌道交通、工業控制等領域，在使用場景下對單顆IGBT芯片的電流需求從幾安培到幾百安培不等，對應的芯片面積也從幾平方毫米到幾百平方毫米不等。其中在高壓領域應用最廣泛的就是IGBT器件，如何在保持IGBT高工作電壓，簡單門極電壓控制，良好的開關可控性和安全工作區以及簡單的短路保護措施等方面的優點的基礎上提高IGBT的電流密度，增強IGBT電導調制效應，提高電流導通能力成為目前需要解決的技術問題。更精細化的溝槽和更小的溝槽間距，可以提高IGBT功率密度，增強IGBT的電荷存儲效應，降低導通壓降，進一步將導通壓降和開關損耗的折中關系向原點推進，這種窄溝槽間距對電極接觸孔的對準提出了更高的要求，如果孔的光刻出現偏差，會導致柵極和金屬電極短路、閾值偏大等一系列問題。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本申請提出一種自對準溝槽柵結構。

為實現上述技術效果，本申請的技術方案如下：

一種自對準溝槽柵結構IGBT，包括襯底，所述襯底正面上方設置有第二導電類型層a，所述襯底上部設置有多根溝槽，且所述溝槽同時貫穿對應位置處的第二導電類型層a，所述溝槽內設置有第一絕緣介質層，所述第一絕緣介質層內設置有第一導電層，且所述第一導電層與第一絕緣介質層頂部齊平，所述第一絕緣介質層頂部設置有寬度大于第一絕緣介質層的第二絕緣介質層，第二絕緣介質層的中部設置有第三絕緣介質層，且第三絕緣介質層的寬度與第一導電層的寬度相同，所述第二導電類型層a上部各溝槽之間設置有第二導電類型層b，所述第二絕緣介質層與第二導電類型層b之間設置有第一導電類型層。

進一步地，在襯底的側面設置有閉合的溝槽結構。

進一步地，所述第三絕緣介質層采用自對準工藝形成于溝槽柵頂部。

進一步地，第三絕緣介質層和第二絕緣介質層是兩種不同的絕緣層材料，將溝槽內的第一導電層和溝槽外的第二導電層隔離開。

進一步地，第三絕緣介質層為氧化硅、氮化硅等絕緣硅化物。

進一步地，第二絕緣介質層為氧化硅、氮化硅等絕緣硅化物。

進一步地，所述第二導電層為多晶硅、摻雜多晶硅、金屬鋁、銅、鈦、鎢及其疊層或者合金，以及上述金屬與硅的合金。

進一步地，所述第二導電類型層a的摻雜雜質包括硼、鋁或鎵。

進一步地，所述第一導電類型的摻雜濃度相較第二導電類型層a的摻雜濃度更高。

進一步地，所述第一導電層包括但不限于多晶硅、摻雜多晶硅、金屬鋁、銅、鈦、鎢及其疊層或者合金，以及上述金屬與硅的合金。

本申請的優點為：

本申請在溝槽柵填充后，進行反填充蓋帽處理，通過自對準側墻工藝和硬質掩膜工藝實現高精度電極接觸孔的制備。金屬電極接觸孔的寬度可以根據自對準氧化層厚度靈活調整，保證結構設計的自由度。