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CN111916496B - 一种igbt栅极总线结构 - Google Patents

一种igbt栅极总线结构 Download PDF

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CN111916496B CN202010557347.1A CN202010557347A CN111916496B CN 111916496 B CN111916496 B CN 111916496B CN 202010557347 A CN202010557347 A CN 202010557347A CN 111916496 B CN111916496 B CN 111916496B
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李宇柱
李伟邦
骆健
董长城
叶枫叶
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Nanruilianyan Semiconductor Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种IGBT栅极总线结构，包括衬底，沿衬底上表面一端从外到内依次设置的场氧化层和栅极多晶硅，场氧化层和栅极多晶硅之间留有空隙；还包括介质层，介质层覆盖于衬底的整个上表面以及场氧化层和栅极多晶硅的上表面，栅极多晶硅上表面的介质层内开设有栅极接触孔；使得栅极多晶硅的上表面避免出现台阶和不平整，当在栅极多晶硅上表面的介质层内刻蚀栅极接触孔时，不再受栅极多晶硅上表面不平整的影响，能够刻蚀出完整的栅极接触孔。

Description

一种IGBT栅极总线结构
技术领域
本发明涉及功率半导体器件技术领域，具体是一种IGBT栅极总线结构。
背景技术
IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）芯片结合了MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管）和BJT（Bipolar Junction Transistor，双极结型晶体管）的优点，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。其中，IGBT栅极总线具有使得芯片各处元胞同步开启等作用，合理设计栅极总线，可以有效提升IGBT芯片的性能。
图1是传统的栅极总线结构，包括场氧化层1、栅极多晶硅2、栅极金属3、栅极接触孔4等，栅极多晶硅2与场氧化层1交叠，且栅极多晶硅2位于场氧化层1的上方，由于场氧化层1具有一定的厚度，栅极多晶硅2在与场氧化层1交叠后，交界处很容易出现台阶导致栅极多晶硅2表面不平整；当在栅极多晶硅2上方的介质层5开设栅极接触孔4时，由于栅极多晶硅2表面不平整，极容易出现工艺缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种IGBT栅极总线结构，以解决现有技术中栅极多晶硅表面不平整，当在栅极多晶硅上方的介质层开设栅极接触孔时，极容易出现工艺缺陷的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种IGBT栅极总线结构，包括衬底，沿衬底上表面一端从外到内依次设置的场氧化层和栅极多晶硅，场氧化层和栅极多晶硅之间留有空隙；
还包括介质层，介质层覆盖于衬底的整个上表面以及场氧化层和栅极多晶硅的上表面，栅极多晶硅上表面的介质层内开设有栅极接触孔。
进一步的，衬底的上表面上开设有有源区沟槽栅，有源区沟槽栅的一端延伸至栅极多晶硅的下方，有源区沟槽栅内填充有沟槽多晶硅，沟槽多晶硅与栅极多晶硅相连接。
进一步的，有源区沟槽栅靠近栅极多晶硅的一端与栅极接触孔远离场氧化层的一端之间的距离D＞0。
进一步的，场氧化层和栅极多晶硅之间相平行，有源区沟槽栅与栅极多晶硅之间相垂直。
进一步的，有源区沟槽栅的内表面及衬底的整个上表面均涂覆一层栅氧化层。
进一步的，介质层的上表面设有栅极金属，栅极接触孔内填充有导体，导体一端与栅极多晶硅相连接，另一端与栅极金属相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种IGBT栅极总线结构，在栅极多晶硅上表面的介质层内开设有栅极接触孔，由于场氧化层和栅极多晶硅沿衬底上表面一端从外到内依次设置，且场氧化层和栅极多晶硅之间留有空隙，使得栅极多晶硅的上表面避免出现台阶和不平整，当在栅极多晶硅上表面的介质层内刻蚀栅极接触孔时，不再受栅极多晶硅上表面不平整的影响，能够刻蚀出完整的栅极接触孔。
附图说明
图1是传统栅极总线的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种IGBT栅极总线结构一种状态时的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种IGBT栅极总线结构另一种状态时的结构示意图。
图中：1-场氧化层、2-栅极多晶硅、3-栅极金属、4-栅极接触孔、5-介质层、6-导体、7-有源区沟槽栅、8-栅氧化层、9-沟槽多晶硅、10-衬底。
具体实施方式
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。
如图2、图3所示，是发明实施例提供的一种IGBT栅极总线结构，包括衬底10，沿衬底10上表面一端从外到内依次设置的场氧化层1和栅极多晶硅2，场氧化层1和栅极多晶硅2之间留有空隙；
还包括介质层5，介质层5覆盖于衬底10的整个上表面以及场氧化层1和栅极多晶硅2的上表面，栅极多晶硅2上表面的介质层5内开设有栅极接触孔4。
衬底10的上表面上开设有有源区沟槽栅7，有源区沟槽栅7的一端延伸至栅极多晶硅2的下方，有源区沟槽栅7内填充有沟槽多晶硅9，沟槽多晶硅9与栅极多晶硅2相连接，并引入栅极电流。
有源区沟槽栅7靠近栅极多晶硅2的一端与栅极接触孔4远离场氧化层1的一端之间的距离D＞0。
场氧化层1和栅极多晶硅2之间相平行，有源区沟槽栅7与栅极多晶硅2之间相垂直。
有源区沟槽栅7的内表面及衬底10的整个上表面均涂覆一层栅氧化层8，栅氧化层8一方面用于将有源区沟槽栅7内填充的沟槽多晶硅8与衬底10隔离开，另一方面用于将衬底10与衬底10上表面设置的部件隔离开。
介质层5的上表面设有栅极金属3，栅极接触孔4内填充有导体6，导体6一端与栅极多晶硅2相连接，另一端与栅极金属3相连接。
本发明提供的一种IGBT栅极总线结构，在栅极多晶硅2上表面的介质层5内开设有栅极接触孔4，由于场氧化层1和栅极多晶硅2沿衬底10上表面一端从外到内依次设置，且场氧化层1和栅极多晶硅2之间留有空隙，使得栅极多晶硅2的上表面避免出现台阶和不平整，当在栅极多晶硅2上表面的介质层5内刻蚀栅极接触孔4时，不再受栅极多晶硅2上表面不平整的影响，能够刻蚀出完整的栅极接触孔4。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种IGBT栅极总线结构，其特征在于：包括衬底(10)，沿衬底(10)上表面一端从外到内依次设置的场氧化层(1)和栅极多晶硅(2)，所述场氧化层(1)和栅极多晶硅(2)之间留有空隙；
还包括介质层(5)，所述介质层(5)覆盖于衬底(10)的整个上表面以及场氧化层(1)和栅极多晶硅(2)的上表面，所述栅极多晶硅(2)上表面的介质层(5)内开设有栅极接触孔(4)；
所述衬底(10)的上表面上开设有有源区沟槽栅(7)，所述有源区沟槽栅(7)的一端延伸至栅极多晶硅(2)的下方，所述有源区沟槽栅(7)内填充有沟槽多晶硅(9)，所述沟槽多晶硅(9)与栅极多晶硅(2)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT栅极总线结构，其特征在于：所述有源区沟槽栅(7)靠近栅极多晶硅(2)的一端与栅极接触孔(4)远离场氧化层(1)的一端之间的距离D＞0。
3.根据权利要求1所述的一种IGBT栅极总线结构，其特征在于：所述场氧化层(1)和栅极多晶硅(2)之间相平行，所述有源区沟槽栅(7)与栅极多晶硅(2)之间相垂直。
4.根据权利要求1所述的一种IGBT栅极总线结构，其特征在于：所述有源区沟槽栅(7)的内表面及衬底(10)的整个上表面均涂覆一层栅氧化层(8)。
5.根据权利要求1所述的一种IGBT栅极总线结构，其特征在于：所述介质层(5)的上表面设有栅极金属(3)，所述栅极接触孔(4)内填充有导体(6)，所述导体(6)一端与栅极多晶硅(2)相连接，另一端与栅极金属(3)相连接。
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