CN111916495A - 一种沟槽型igbt芯片有源区边缘结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构，包括衬底，衬底的上表面上开设有交替平行排列的至少一条有源沟槽和至少两条虚拟沟槽；衬底上表面的一端设有栅极总线多晶硅；衬底上表面上设有多晶硅桥；介质层覆盖于衬底的整个上表面以及栅极总线多晶硅和多晶硅桥的上表面；多晶硅桥上表面的介质层内设有接触窗口；接触窗口远离栅极总线多晶硅的一端与虚拟沟槽靠近栅极总线多晶硅的一端之间的距离L2>0；由于多晶硅桥上表面较平整，使得在其上表面的介质层内刻蚀接触窗口时不会受到凹凸不平的虚拟沟槽多晶硅的影响，能够刻蚀出完整的接触窗口，另外接触窗口避开了虚拟沟槽的末端，使得刻蚀接触窗口时不会出现破坏虚拟沟槽结构的情况。
Description
技术领域
本发明涉及功率半导体器件技术领域，具体是一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构。
背景技术
自问世以来，IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）技术经历了几次升级换代，使得IGBT芯片的性能大大提高，其栅极结构也从平面型结构升级到了沟槽型结构。沟槽型IGBT芯片有源区和终端区的连接方式对芯片的性能具有重要影响，因而，IGBT芯片有源区边缘处的结构设计也是一个提升芯片性能的关键点。
其中，IGBT芯片的虚拟沟槽栅末端是IGBT芯片有源区边缘处的重要节点，目前虚拟沟槽栅末端与发射极金属层之间常见的连接方式是在虚拟沟槽栅末端直接设置接触窗口，接触窗口是直接刻穿IGBT芯片表面的介质层的长条窗口，直接在窗口中注入钨塞，使虚拟沟槽内的虚拟沟槽多晶硅通过钨塞接触介质层上面的发射极金属层，这样的设置在进行刻蚀接触窗口的流片工艺时，容易产生由于不平整导致的刻蚀不完整等情况，从而影响芯片性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构，以解决现有技术中虚拟沟槽栅末端的结构设置，容易产生由于不平整导致接触窗口刻蚀不完整的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构，包括衬底，衬底的上表面上开设有至少一条有源沟槽和至少两条虚拟沟槽，且至少一条有源沟槽与至少两条虚拟沟槽交替平行排列；有源沟槽内填充有有源沟槽多晶硅，虚拟沟槽内填充有虚拟沟槽多晶硅；衬底上表面的一端设有栅极总线多晶硅，有源沟槽一端的有源沟槽多晶硅与栅极总线多晶硅相连接；衬底上表面上设有多晶硅桥，两相邻有源沟槽之间的所有虚拟沟槽均与多晶硅桥相连接，虚拟沟槽内的虚拟沟槽多晶硅与多晶硅桥相连接；
还包括介质层，介质层覆盖于衬底的整个上表面以及栅极总线多晶硅和多晶硅桥的上表面；多晶硅桥上表面的介质层内设有接触窗口，接触窗口上下贯穿整个介质层；接触窗口远离栅极总线多晶硅的一端与虚拟沟槽靠近栅极总线多晶硅的一端之间的距离L2>0。
进一步的，多晶硅桥靠近栅极总线多晶硅的一端与虚拟沟槽靠近栅极总线多晶硅的一端之间的距离L1>0。
进一步的，接触窗口的下表面面积小于多晶硅桥上表面面积。
进一步的，有源沟槽与虚拟沟槽的深度相同。
进一步的，介质层的上表面设有发射极金属层，接触窗口内填充有导电介质，导电介质一端与多晶硅桥相连接，另一端与发射极金属层相连接。
进一步的，有源沟槽和虚拟沟槽的内表面均涂覆一层氧化层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构，一方面，在虚拟沟槽末端上方设置了与虚拟沟槽多晶硅相连的多晶硅桥，在多晶硅桥上表面的介质层内刻蚀接触窗口，而不是像现有技术中直接在虚拟沟槽末端上方的介质层内刻蚀接触窗口，由于多晶硅桥上表面较平整，使得在其上表面的介质层内刻蚀接触窗口时不会受到凹凸不平的虚拟沟槽多晶硅的影响，能够刻蚀出完整的接触窗口；另一方面，接触窗口远离栅极总线多晶硅的一端与虚拟沟槽靠近栅极总线多晶硅的一端之间的距离L2>0，接触窗口避开了虚拟沟槽的末端，使得刻蚀接触窗口时不会出现破坏虚拟沟槽结构的情况。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构一种状态时的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构另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沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构AA’方向的剖面图；
图4是本发明实施例提供的一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构BB’方向的剖面图；
图5是本发明实施例提供的一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构CC’方向的剖面图。
图中：1-衬底、2-有源沟槽、3-虚拟沟槽、4-氧化层、5-有源沟槽多晶硅、6-栅极总线多晶硅、7-多晶硅桥、8-介质层、9-发射极金属层、10-接触窗口、11-导电介质、12-虚拟沟槽多晶硅。
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1至图5所示，是本发明实施例提供的一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构，包括衬底1，衬底1的上表面上开设有至少一条有源沟槽2和至少两条虚拟沟槽3，且至少一条有源沟槽2与至少两条虚拟沟槽3交替平行排列；有源沟槽2内填充有有源沟槽多晶硅5，虚拟沟槽3内填充有虚拟沟槽多晶硅12；衬底1上表面的一端设有栅极总线多晶硅6，有源沟槽2一端的有源沟槽多晶硅5与栅极总线多晶硅6相连接；衬底1上表面上设有多晶硅桥7，两相邻有源沟槽2之间的所有虚拟沟槽3均与多晶硅桥7相连接，虚拟沟槽3内的虚拟沟槽多晶硅12与多晶硅桥7相连接；
还包括介质层8，介质层8覆盖于衬底1的整个上表面以及栅极总线多晶硅6和多晶硅桥7的上表面；多晶硅桥7上表面的介质层8内设有接触窗口10，接触窗口10上下贯穿整个介质层8；接触窗口10远离栅极总线多晶硅6的一端与虚拟沟槽3靠近栅极总线多晶硅6的一端之间的距离L2>0。
多晶硅桥7靠近栅极总线多晶硅6的一端与虚拟沟槽3靠近栅极总线多晶硅6的一端之间的距离L1>0。
接触窗口10的下表面面积小于多晶硅桥7上表面面积。
有源沟槽2与虚拟沟槽3的深度相同。
介质层8的上表面设有发射极金属层9，接触窗口10内填充有导电介质11，导电介质11一端与多晶硅桥7相连接，另一端与发射极金属层9相连接。
有源沟槽2和虚拟沟槽3的内表面均涂覆一层氧化层4。
本发明提供的一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构，一方面，在虚拟沟槽3末端上方设置了与虚拟沟槽多晶硅12相连的多晶硅桥7，在多晶硅桥7上表面的介质层8内刻蚀接触窗口10，而不是像现有技术中直接在虚拟沟槽3末端上方的介质层8内刻蚀接触窗口10，由于多晶硅桥7上表面较平整，使得在其上表面的介质层8内刻蚀接触窗口10时不会受到凹凸不平的虚拟沟槽多晶硅12的影响，能够刻蚀出完整的接触窗口10；另一方面，接触窗口10远离栅极总线多晶硅6的一端与虚拟沟槽3靠近栅极总线多晶硅6的一端之间的距离L2>0，接触窗口10避开了虚拟沟槽3的末端，使得刻蚀接触窗口10时不会出现破坏虚拟沟槽3结构的情况。
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 (6)
1.一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构，其特征在于：包括衬底（1），所述衬底（1）的上表面上开设有至少一条有源沟槽（2）和至少两条虚拟沟槽（3），且至少一条有源沟槽（2）与至少两条虚拟沟槽（3）交替平行排列；所述有源沟槽（2）内填充有有源沟槽多晶硅（5），所述虚拟沟槽（3）内填充有虚拟沟槽多晶硅（12）；所述衬底（1）上表面的一端设有栅极总线多晶硅（6），所述有源沟槽（2）一端的有源沟槽多晶硅（5）与栅极总线多晶硅（6）相连接；所述衬底（1）上表面上设有多晶硅桥（7），两相邻有源沟槽（2）之间的所有虚拟沟槽（3）均与多晶硅桥（7）相连接，所述虚拟沟槽（3）内的虚拟沟槽多晶硅（12）与多晶硅桥（7）相连接；
还包括介质层（8），所述介质层（8）覆盖于衬底（1）的整个上表面以及栅极总线多晶硅（6）和多晶硅桥（7）的上表面；所述多晶硅桥（7）上表面的介质层（8）内设有接触窗口（10），所述接触窗口（10）上下贯穿整个介质层（8）；所述接触窗口（10）远离栅极总线多晶硅（6）的一端与虚拟沟槽（3）靠近栅极总线多晶硅（6）的一端之间的距离L2>0。
2.根据权利要求1所述的一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构，其特征在于：所述多晶硅桥（7）靠近栅极总线多晶硅（6）的一端与虚拟沟槽（3）靠近栅极总线多晶硅（6）的一端之间的距离L1>0。
3.根据权利要求1所述的一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构，其特征在于：所述接触窗口（10）的下表面面积小于多晶硅桥（7）上表面面积。
4.根据权利要求1所述的一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构，其特征在于：所述有源沟槽（2）与虚拟沟槽（3）的深度相同。
5.根据权利要求1所述的一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构，其特征在于：所述介质层（8）的上表面设有发射极金属层（9），所述接触窗口（10）内填充有导电介质（11），所述导电介质（11）一端与多晶硅桥（7）相连接，另一端与发射极金属层（9）相连接。
6.根据权利要求1所述的一种沟槽型IGBT芯片有源区边缘结构，其特征在于：所述有源沟槽（2）和虚拟沟槽（3）的内表面均涂覆一层氧化层（4）。
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