均热沟槽栅IGBT的制作工艺及均热沟槽栅IGBT结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114334648A(43)申请公布日2022.04.12(21)申请号202111635315.X(22)申请日2021.12.29(71)申请人江苏中科君芯科技有限公司地址214135江苏省无锡市新吴区菱湖大道200号中国传感网国际创新园D2栋五层(72)发明人李哲锋訾彤彤许生根杨晓鸾孔凡标李磊(74)专利代理机构无锡市大为专利商标事务所(普通合伙)32104代理人曹祖良(51)Int.Cl.H01L21/331(2006.01)H01L29/739(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图6页(54)发明名称均热沟槽栅IGBT的制作工艺及均热沟槽栅IGBT结构(57)摘要本发明提供一种均热沟槽栅IGBT结构，包括：一个有效IGBT元胞和一个栅极热敏控制单元；所述有效IGBT元胞设置为沟槽栅型IGBT元胞；所述栅极热敏控制单元包括两个热敏电阻和两个二极管；其中一个热敏电阻和一个二极管串联形成第一串联支路用于控制栅极开通速度，第一串联支路的一端连接沟槽栅，另一端连接栅极金属；其中另一个热敏电阻和另一个二极管反向串联形成第二串联支路用于控制栅极关断速度，第二串联支路的一端连接沟槽栅，另一端连接栅极金属。本发明通过独立设置的沟槽栅以及热敏栅电阻，实现了单个元胞根据自身温度自行调节开关速度，使温度高的元胞降低损耗，从而达到降低自身结温的目的。对于整个IGBT芯片来说实现了热均衡。CN114334648ACN114334648A权利要求书1/2页1.一种均热沟槽栅IGBT的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10，提供N型衬底(4)作为N型基区；通过栅极沟槽分布掩膜版进行刻蚀，使得每个元胞都有单独的栅极沟槽；步骤S20，在N型衬底(4)的栅极沟槽内制作氧化层并去除，再热生长栅极沟槽内的栅氧层(6)和衬底表面一侧的绝缘介质层(7)；在N型衬底(4)正面淀积多晶硅并填充栅极沟槽，通过二极管分布掩膜版刻蚀多晶硅，在元胞的绝缘介质层(7)上面留下两条用于制作二极管的多晶硅条，在栅极沟槽中形成沟槽栅(5)；多晶硅条的朝向沟槽栅(5)的一端与沟槽栅(5)相连；步骤S30，对上一步留下的多晶硅进行N型掺杂，通过二极管阳极注入掩膜版对多晶硅条进行P+型阳极注入掺杂，形成每个元胞带有的两个二极管，其中一个二极管D1的阳极与沟槽栅(5)接触，另一个二极管D2的阴极与沟槽栅(5)接触；步骤S40，在N型衬底(4)正面一侧的绝缘介质层(7)上方制作两个热敏电阻，其中用于连接二极管D1的热敏电阻Rg1为正温度系数，用于与二极管D2连接的热敏电阻Rg2为负温度系数；步骤S50，在N型衬底(4)正面另一侧，通过阱区注入掩膜版进行硼注入，形成P型阱区(9)；每个元胞的P型阱区(9)单独设置，不连续起来；步骤S60，在N型衬底(4)正面另一侧靠沟槽栅(5)另一侧的栅氧层(6)通过源区注入掩膜版进行磷注入，形成N+型源区(11)；每个元胞的N+型源区(11)单独设置，不连续起来；步骤S70，在N型衬底(4)正面沉积绝缘层；通过第一接触孔掩膜版进行第一道孔光刻，在热敏电阻Rg1、Rg2一端上方形成栅极接触孔(12)，在热敏电阻Rg1、Rg2另一端上方以及二极管D1的阴极上方和二极管D2的阳极上方形成互联孔(13)；淀积金属并通过栅极金属掩膜版刻蚀，形成栅极金属和第一互联金属，所述栅极金属将各元胞中热敏电阻Rg1和Rg2的一端均相连，所述第一互联金属将单个元胞中的热敏电阻Rg1另一端和二极管D1阴极相连，将单个元胞中的热敏电阻Rg2另一端和二极管D2阳极相连；步骤S80，在N型衬底(4)正面沉积绝缘层；通过第二接触孔掩膜版进行第二道孔光刻，在N+型源区(11)背离沟槽栅(5)的一侧边缘上方形成连续的发射极接触孔(14)；通过连续的发射极接触孔(14)注入P型离子在P型阱区(9)上部形成深P区(10)；淀积金属并通过发射极金属掩膜版刻蚀，形成发射极金属；发射极金属通过发射极接触孔(14)中的金属将N+型源区(11)和深P区(10)相连；所述发射极金属将各元胞中的N+型源区(11)相连；步骤S90，对N型衬底(4)背面减薄，然后进行N型离子注入形成电场截止层(3)，接着进行P+型离子注入并进行热退火激活形成集电极重掺杂P型区(2)，再淀积金属形成集电极金属(1)。2.如权利要求1所述的均热沟槽栅IGBT的制作工艺，其特征在于，所述栅极沟槽分布掩膜版上呈阵列分布有多个用于栅极沟槽刻蚀用的栅极沟槽图形(a1)；栅极沟槽分布掩膜版为阳版。3.如权利要求1所述的均热沟槽栅IGBT的制作工艺，其特征在于，所述二极管分布掩膜版上分布有用于刻蚀形成多晶硅条的多晶硅条图形(a2)；二极管2CN114334