CN115841943A - 栅极边缘化igbt芯片的制作方法及结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种栅极边缘化IGBT芯片的制作方法及结构，涉及半导体器件制造领域。制作方法包括步骤1：沉积发射极金属层和栅极金属层；步骤2：淀积钝化层；步骤3：进行刻蚀；步骤4：沉积第二金属层。由以上方法制作而成的结构，包括衬底，衬底上设有位于中部的有源区以及包围该有源区的终止区，IGBT芯片的发射极自有源区引出，有源区外侧设有IGBT芯片的栅极，栅极自终止区引出。本发明在相同的芯片面积下、增加了发射极所占有源区的面积，从而解决了现有的IGBT芯片结构中，栅极在有源区的面积占比限制了发射极所占有源区的面积大小，进而影响元胞的数量、从而影响IGBT芯片电流导通能力的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件制造领域，具体为一种栅极边缘化IGBT芯片的制作方法及结构。
背景技术
传统的IGBT芯片结构如图1所示，中部为有源区，自有源区引出发射极，在有源区的一侧引出栅极，在有源区的外圈设置有起到绝缘作用的终止区；这种结构下，有源区的面积占比由发射极和栅极两部分组成。IGBT导通时，有源区有电流导通，终止区无电流导通；IGBT芯片是通过若干元胞并联来获得大电流，并联的元胞数量越多越好；元胞的数量多少与发射极所占有源区面积的大小有直接的关系，即发射极所占有源区的面积越大、IGBT芯片所承载的元胞数量越多、电流的导通能力就越好。而现有的IGBT芯片结构中，栅极在有源区的面积占比限制了发射极所占有源区的面积大小，进而影响了元胞的数量。因此，在相同的芯片面积下，若能尽量地增加发射极所占有源区的面积，就能对应提高元胞的数量；使栅极和有源区互相优化，可以有效地利用芯片面积、提高芯片的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种栅极边缘化IGBT芯片的制作方法及结构，在相同的芯片面积下、增加了发射极所占有源区的面积，以解决现有的IGBT芯片结构中，栅极在有源区的面积占比限制了发射极所占有源区的面积大小，进而影响了元胞的数量、从而影响IGBT芯片电流导通能力的问题。
本发明是采用以下技术方案实现的：
一种栅极边缘化IGBT芯片的制作方法，将常规IGBT芯片的栅极自有源区转移到终止区，包括如下步骤，
步骤1：沉积发射极金属层和栅极金属层；
步骤2：淀积钝化层；
步骤3：进行刻蚀；
步骤4：沉积金属层。
本制作方法中，通过执行步骤1至步骤4，可成功将IGBT芯片的栅极自有源区转移至终止区，使得栅极边缘化、形成于有源区的外侧，即减少了栅极在有源区的面积占有率；也就是说，在相同的芯片面积下、增加了发射极所占有源区的面积，进而提高了IGBT芯片上所承载元胞的数量，从而增强了其电流导通能力；与此同时，将栅极转移到终止区，还能使栅极的面积有所增大，进而极大提高了铝线键合良率，降低了生产成本。
进一步的，所述步骤1中，在常规IGBT芯片衬底上沉积发射极金属层和栅极金属层，而后执行步骤2。
进一步的，所述步骤2中，在IGBT芯片的发射极金属层和栅极金属层上淀积钝化层，而后执行步骤3。
进一步的，所述步骤3中，对步骤2中淀积的钝化层进行刻蚀，刻蚀位置分别为部分发射极金属层上方和部分栅极金属层上方，而后执行步骤4。
进一步的，所述步骤4中，在步骤3刻蚀的相应位置处分别对应沉积发射极第二金属层和栅极第二金属层。
进一步的，所述步骤4中，栅极第二金属层延伸至终止区，完成栅极自有源区向终止区的转移。
一种栅极边缘化IGBT芯片的结构，由以上所述的制作方法制作而成，包括衬底，衬底上设有位于中部的有源区以及包围该有源区的终止区，IGBT芯片的发射极自有源区引出，有源区外侧设有IGBT芯片的栅极，栅极自终止区引出。
本IGBT芯片的结构中，栅极位于有源区外侧，与常规的IGBT芯片相比，增加了发射极所占有源区的面积，进而提高了IGBT芯片上所承载元胞的数量，从而增强了其电流导通能力。
进一步的，所述IGBT芯片的发射极包括发射极金属层，IGBT芯片的栅极包括栅极金属层，发射极金属层和栅极金属层上淀积有钝化层，钝化层上分别沉积有发射极第二金属层、栅极第二金属层。
本发明实现的有益效果是：
一种栅极边缘化IGBT芯片的制作方法，可以在常规IGBT芯片的基础上，将其栅极自有源区转移至终止区，使得栅极边缘化、形成于有源区的外侧，即减少了栅极在有源区的面积占有率；由此制作方法制成的IGBT芯片结构，与常规的IGBT芯片相比，在相同的芯片面积下、增加了发射极所占有源区的面积，进而提高了IGBT芯片上所承载元胞的数量，从而增强了其电流导通能力。与此同时，将栅极转移到终止区，还能使栅极的面积有所增大，进而极大提高了铝线键合良率，降低了生产成本。
附图说明
图1是常规IGBT芯片的平面结构示意图；
图2是本发明实施例所述IGBT芯片的平面结构示意图；
图3是本发明实施例所述IGBT芯片的制作方法中执行完步骤4后的芯片发射极、栅极布局图；
图4是常规IGBT芯片的横截面结构示意图；
图5是本发明实施例所述IGBT芯片的横截面结构示意图；
图中：1、有源区；2、终止区；3、发射极；4、栅极；5、发射极金属层；6、栅极金属层；7、钝化层；8、发射极第二金属层；9、栅极第二金属层；10、元胞；11、衬底。
具体实施方式
为清楚说明本发明中的方案，下面结合附图做进一步说明：
实施例1
请参照图1至图5，一种栅极4边缘化IGBT芯片的制作方法，关键在于将常规IGBT芯片的栅极4自有源区1转移到终止区2，具体地，包括如下步骤，
步骤1：沉积发射极金属层5和栅极金属层6；
在常规IGBT芯片衬底上沉积发射极金属层5和栅极金属层6；
步骤2：淀积钝化层7；
在常规IGBT芯片的发射极金属层5和栅极金属层6上淀积钝化层7；
步骤3：进行刻蚀；
对步骤2中淀积的钝化层7进行刻蚀，刻蚀位置分别为发射极金属层5上方和栅极金属层6上方；
步骤4：沉积金属层；
在步骤3刻蚀的相应位置处分别对应沉积发射极第二金属层8和栅极第二金属层9，其中栅极第二金属层9延伸至终止区2。
执行完步骤1至步骤4后，所形成的栅极4边缘化IGBT芯片的结构如图2和图5所示，包括衬底11，衬底11上设有位于中部的有源区1以及包围该有源区1的终止区2，IGBT芯片的发射极3自有源区1引出，有源区1外侧设有IGBT芯片的栅极4，栅极4自终止区2引出，具体地：IGBT芯片的发射极3包括发射极金属层5，IGBT芯片的栅极4包括栅极金属层6，发射极金属层5和栅极金属层6上淀积有钝化层7，钝化层7上分别沉积有发射极第二金属层8、栅极第二金属层9。
综上所述，本实施例中，通过执行步骤1至步骤4，可成功将IGBT芯片的栅极4自有源区1转移至终止区2，使得栅极4边缘化、形成于有源区1的外侧，即减少了栅极4在有源区1的面积占有率；由此制作方法制成的IGBT芯片结构，与常规的IGBT芯片相比，在相同的芯片面积下、增加了发射极3所占有源区1的面积，进而提高了IGBT芯片上所承载元胞10的数量，从而增强了其电流导通能力。与此同时，将栅极4转移到终止区2，还能使栅极4的面积有所增大，进而极大提高了铝线键合良率，降低了生产成本。
特别地，在小电流IGBT芯片的应用场景中，本实施例的应用成效更加明显。这是因为针对电流越小、面积越小的芯片来说，发射极3所占有源区1面积的增加越显著时，所展现的成本优势就越明显。本制作方法和结构适用于条形沟槽、方形沟槽、正六边形沟槽等多种结构，适用材料不局限与硅类材料，像碳化硅、氮化镓等半导体材料同样适用。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。
Claims (8)
1.一种栅极边缘化IGBT芯片的制作方法，其特征在于：将常规IGBT芯片的栅极(4)自有源区(1)转移到终止区(2)，包括如下步骤，
步骤1：沉积发射极金属层(5)和栅极金属层(6)；
步骤2：淀积钝化层(7)；
步骤3：进行刻蚀；
步骤4：沉积第二金属层。
2.根据权利要求1所述的栅极边缘化IGBT芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤1中，在常规IGBT芯片衬底上沉积发射极金属层(5)和栅极金属层(6)，而后执行步骤2。
3.根据权利要求2所述的栅极边缘化IGBT芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤2中，在IGBT芯片的发射极金属层(5)和栅极金属层(6)上淀积钝化层(7)，而后执行步骤3。
4.根据权利要求3所述的栅极边缘化IGBT芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤3中，对步骤2中淀积的钝化层(7)进行刻蚀，刻蚀位置分别为部分发射极金属层(5)上方和部分栅极金属层(6)上方，而后执行步骤4。
5.根据权利要求4所述的栅极边缘化IGBT芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤4中，在步骤3刻蚀的相应位置处分别对应沉积发射极第二金属层(8)和栅极第二金属层(9)。
6.根据权利要求5所述的栅极边缘化IGBT芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤4中，栅极第二金属层(9)延伸至终止区(2)。
7.一种栅极边缘化IGBT芯片的结构，由权利要求1-6任一所述的制作方法制作而成，其特征在于：包括衬底(11)，衬底(11)上设有位于中部的有源区(1)以及包围该有源区(1)的终止区(2)，IGBT芯片的发射极(3)自有源区(1)引出，有源区(1)外侧设有IGBT芯片的栅极(4)，栅极(4)自终止区(2)引出。
8.根据权利要求7所述的栅极边缘化IGBT芯片的结构，其特征在于：所述IGBT芯片的发射极(3)包括发射极金属层(5)，IGBT芯片的栅极(4)包括栅极金属层(6)，发射极金属层(5)和栅极金属层(6)上淀积有钝化层(7)，钝化层(7)上分别沉积有发射极第二金属层(8)、栅极第二金属层(9)。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102208367A (zh) * | 2010-03-30 | 2011-10-05 | 三美电机株式会社 | 半导体装置的制造方法 |
| EP2814058A2 (en) * | 2013-06-14 | 2014-12-17 | Renesas Electronics Corporation | A semiconductor device and an electronic device |
| CN104253151A (zh) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 无锡华润上华半导体有限公司 | 场截止型反向导通绝缘栅双极型晶体管及其制造方法 |
| CN106409893A (zh) * | 2015-07-28 | 2017-02-15 | 无锡华润华晶微电子有限公司 | 一种绝缘栅双极晶体管及其制备方法 |
| CN113241377A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-08-10 | 湖南大学 | 一种提升耐高温和抗辐照能力的igbt结构及其制备方法 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102208367A (zh) * | 2010-03-30 | 2011-10-05 | 三美电机株式会社 | 半导体装置的制造方法 |
| EP2814058A2 (en) * | 2013-06-14 | 2014-12-17 | Renesas Electronics Corporation | A semiconductor device and an electronic device |
| CN104253151A (zh) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 无锡华润上华半导体有限公司 | 场截止型反向导通绝缘栅双极型晶体管及其制造方法 |
| CN106409893A (zh) * | 2015-07-28 | 2017-02-15 | 无锡华润华晶微电子有限公司 | 一种绝缘栅双极晶体管及其制备方法 |
| CN113241377A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-08-10 | 湖南大学 | 一种提升耐高温和抗辐照能力的igbt结构及其制备方法 |
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