专利名称：绝缘栅双极型晶体管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种晶体管，尤其是通过将栅极电极形成为条状，由此来实现能够耐高圧且栅极容量小的IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)。
技术背景 在现有技术中，当在具有条状结构的IGBT的上部的射极电极上通过超音波振动的能量进行接合引线的接合时，层间绝缘膜或者其下部的IGBT的栅极电极(主要是核心部分栅极电极)会出现剥落或者损坏。具体来说，在IGBT中，栅极电极以及层间绝缘膜的平面形状在栅极的长方向上呈细长的条状，所以栅极电极以及层间绝缘膜的机械强度较弱，并且与下地的接合面积少，而且由于是从衬底的主面突出的形状，因此，在接线(bounding)时，层间绝缘膜或栅极电极会产生剥落或者损坏。为了解决这样的问题，现有技术中，例如日本特开2009-152364号专利公报中记载了如下的绝缘栅双极型晶体管。如图I所示，其为现有技术的绝缘栅双极型晶体管的结构示意图。该绝缘栅双极型晶体管I的层间绝缘膜12具有延伸部121，其覆盖在栅极电极116上，并在第2方向(Y方向)上延伸；连结部122，其在第2方向上以一定间隔连结在第I方向(X方向)上相邻的各个延伸部121 ;以及由延伸部121和连结部122规定出来的开口部123，在该开口部123中，露出基极区域112的主面和射极区域113的主面。从图I中可以看出，层间绝缘膜12呈为网状，因此，在接线区域内中，能够提高层间绝缘膜12的延伸部121以及其正下方的栅极电极116的机械强度。尤其是，针对接线时产生的应力，能够防止层间绝缘膜12的延伸部121以及其正下方的栅极电极116的断裂或损坏。然而，通过上述的现有技术，虽然对于上述问题的出现频度有所改善，但是仍还无法完全消除，还有进一步改进的需要。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供了一种绝缘栅双极型晶体管，以进一步防止层间绝缘膜的剥落。为了实现上述目的，本实用新型提供了一种绝缘栅双极型晶体管，其具有半导体衬底，其具有第I主面以及第2主面并且还具有在所述第I主面上并行延伸的多个沟槽；射极电极，其配置在所述第I主面上；集电极电极，其配置在所述第2主面上；绝缘膜，其配置在所述沟槽的壁面上；栅极电极，其配置在所述沟槽中；以及层间绝缘膜，其形成在所述沟槽上方，并处于所述射极电极和所述沟槽间，所述半导体衬底具有 第I导电型的集电极区域，其配置成在所述第2主面上露出；第2导电型的漂移区域，其配置在所述集电极区域的上方;第I导电性的基极区域，其配置在所述第2导电型的漂移区域的上方；以及第2导电型的射极区域，其邻接配置在与所述第I导电型的基极区域并且在所述第I主面上露出，[0008]所述沟槽具有比从所述第I主面起到所述第I导电型的基极区域的下部更深的深度，所述层间绝缘膜形成为由上段部构成的第I阶段和下段部构成的第2阶段所构成的凸形状，所述第I阶段的高度在所述层间绝缘膜的整体高度的1/3-2/3的范围内。通过本实用新型的凸形状的层间绝缘膜的构造，可以更好地防止层间绝缘膜的剥落。
图I是现有技术的绝缘栅双极型晶体管的结构示意图。图2是本实用新型的实施例的绝缘栅双极型晶体管的局部截面图。 图3是本实用新型的实施例的绝缘栅双极型晶体管的结构示意图。图4是本实用新型的实施例的绝缘栅双极型晶体管的俯视结构示意图。
具体实施方式
参照图1-3，其中，图2是本实用新型的实施例的绝缘栅双极型晶体管的局部截面图。图3是本实用新型的实施例的绝缘栅双极型晶体管的结构示意图。图2和图3示出了本实用新型的绝缘栅双极型晶体管的结构。本发明的绝缘栅双极型晶体管与图I所示的现有技术的绝缘栅双极型晶体管的不同之处在于层间绝缘膜以及沟槽11间形成的凹陷部的结构。因此，图3中仅示意性的示出了不同的部分，而对于与现有技术相同的部分均省略了标号，各部分的标号可以参照图I。本实用新型的绝缘栅双极型晶体管具有半导体衬底，其具有第I主面10以及第2主面20并且还具有在第I主面上并行延伸的多个沟槽11 ;射极电极，其配置在第I主面10上；集电极电极，其配置在第2主面20上；绝缘膜，其配置在沟槽11的壁面上；栅极电极116，其配置在沟槽11中；以及层间绝缘膜12，其形成在沟槽上方，并处于射极电极和沟槽11间，其中，半导体衬底具有第I导电型的集电极区域110，其配置成在第2主面20上露出；第2导电型的漂移区域111，其配置在集电极区域110的上方；第I导电性的基极区域112，其配置在第2导电型的漂移区域111的上方；以及第2导电型的射极区域113，其邻接配置在与第I导电型的基极区域112并且在第I主面10上露出，沟槽11具有比从第I主面10起到第I导电型的基极区域112的下部更深的深度。在与沟槽11延伸的方向呈直角的剖面视图中可以看出，层间绝缘膜12形成为由上段部构成的第I阶段131和下段部构成的第2阶段132所构成的凸形状，第I阶段131的高度a在层间绝缘膜12的整体高度的1/3-2/3的范围内。从图2中可以清楚地看出，本实用新型的绝缘栅双极型晶体管的层间绝缘膜12为凸形状，其为两阶段构造(从图3中也看看出)，即第I阶段131和第2阶段132。对于在连接接合引线时产生的应力(尤其是X方向上的应力)，通过这样的结构，能够有效地防止层间绝缘膜12的剥落。图4是本实用新型的实施例的绝缘栅双极型晶体管的俯视结构示意图，其主要用于示出接合引线的连接方式及状态。其中，位于图4中部的带状体为接合引线40，沟槽11以长条状示出，下方的方形区域为栅极焊盘27。关于第I阶段131的高度，如果设定为低于从底面起1/3的高度，则第I阶段变得易于折断。如果设定为高于从底面起2/3，则与现有技术相比形状改变不大，所以防止剥落的效果不明显。进一步地，层间绝缘膜12的第I阶段131的宽度b可以比沟槽11的宽度宽，也就是说，在比沟槽11的宽度还宽的地方(如图2所示，在从沟槽11向上延伸出的虚线以外的地方)形成第2阶段132，从而获得更多的层间绝缘膜12的厚度。具体而言，例如，第I阶段131的宽度b可以约为I. 2 μ m，第2阶段132的宽度c可以约为2. 2 μ m。如果第I阶段131的宽度b窄于沟槽11的宽度，则在强度方面，第I阶段将变弱。另外，通过这样的结构，即使在层间绝缘膜的第I阶段和第2阶段的段差部分上产生断裂，则由于断裂出现在沟槽的外侧，所以能够确保作为绝缘膜的功能。进一步地，层间绝缘膜12的第I阶段131以及第2阶段132的侧面形成的角度可以为90度以上的锥角。通过这样的结构，在进行引线接合时，能够使来自引线的横向方向的力更加缓和。另外，在沟槽11间可以形成凹陷部，该凹陷部使得在沟槽11上并行延伸的沟槽11 的壁面上，射极区域113和第I导电型的基极区域112露出，凹陷部由第I凹陷部51和第2凹陷部52构成，凹陷部具有在第I凹陷部51的底部的内侧设置有比第I凹陷部51的宽度窄的第2凹陷部52的结构。从图2来看，两阶段的层间绝缘膜12的旁边就是两阶段的凹陷部。通过这样的结构，使得源极电极等断面形状与层间绝缘膜具有连续性，从而能够更好地防止层间绝缘膜的脱落。另外，第I凹陷部51的底面的到第2凹陷部52的区域中，可以形成有与半导体衬底的第I主面10平行的平坦部53。进一步地，绝缘栅双极型晶体管还可以形成有在基极区域112和漂移区域111之间与漂移区域111相接并且与漂移区域111相比杂质浓度还高的介入层(图未示出)。另外，在射极电极上，可以在沿着沟槽11的延伸方向连接接合引线。层间绝缘膜12可以填充至沟槽11的内部，层间绝缘膜12的高度可以处于从射极区域112的表面起到第2凹陷部52为止的深度的O. 5-3倍的范围内。对于层间绝缘膜12，如果使其厚度太厚，则应对来自横向的力的变得较弱，另一方面，如果使其很薄，则难以确保作为绝缘膜的功能。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求1.一种绝缘栅双极型晶体管，其具有 半导体衬底，其具有第I主面以及第2主面并且还具有在所述第I主面上并行延伸的多个沟槽；射极电极，其配置在所述第I主面上；集电极电极，其配置在所述第2主面上；绝缘膜，其配置在所述沟槽的壁面上；栅极电极，其配置在所述沟槽中；以及层间绝缘膜，其形成在所述沟槽上方，并处于所述射极电极和所述沟槽间，其特征在于， 所述半导体衬底具有 第I导电型的集电极区域，其配置成在所述第2主面上露出； 第2导电型的漂移区域，其配置在所述集电极区域的上方； 第I导电性的基极区域，其配置在所述第2导电型的漂移区域的上方；以及 第2导电型的射极区域，其邻接配置在与所述第I导电型的基极区域并且在所述第I主面上露出， 所述沟槽具有比从所述第I主面起到所述第I导电型的基极区域的下部更深的深度， 所述层间绝缘膜形成为由上段部构成的第I阶段和下段部构成的第2阶段所构成的凸形状，所述第I阶段的高度在所述层间绝缘膜的整体高度的1/3-2/3的范围内。
2.根据权利要求I所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述层间绝缘膜的第I阶段的宽度形成为比沟槽的宽度宽。
3.根据权利要求I所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述层间绝缘膜的第I阶段以及第2阶段的侧面形成的角度为90度以上的锥角。
4.根据权利要求3所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于， 在所述沟槽间形成凹陷部，该凹陷部使得在所述沟槽上并行延伸的所述沟槽的壁面上，所述射极区域和所述第I导电型的基极区域露出， 所述凹陷部由第I凹陷部和第2凹陷部构成，所述凹陷部具有在所述第I凹陷部的底部的内侧设置有比所述第I凹陷部的宽度窄的第2凹陷部的结构。
5.根据权利要求4的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于， 所述第I凹陷部的底面的到第2凹陷部的区域中，形成有与所述半导体衬底的第I主面平行的平坦部。
6.根据权利要求5的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于， 形成有在所述基极区域和所述漂移区域之间与所述漂移区域相接并且与所述漂移区域相比杂质浓度还高的介入层。
7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，在所述射极电极上，沿着所述沟槽的延伸方向连接接合引线。
8.根据权利要求7所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述层间绝缘膜填充至所述沟槽的内部，所述层间绝缘膜的厚度在从所述射极区域的表面起到所述第2凹陷部为止的深度的O. 5-3倍的范围内。
专利摘要本实用新型提供了一种绝缘栅双极型晶体管，其中，层间绝缘膜形成为，在沟槽延伸的方向上直角的剖面视图中，由上段部构成的第1阶段和下段部构成的第2阶段所构成的凸形状，第1阶段的高度在层间绝缘膜的整体高度的1/3-2/3的范围内。通过本实用新型的凸形状的层间绝缘膜构造，可以更好地防止层间绝缘膜的剥落。
文档编号H01L29/06GK202695447SQ201220341150
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者鸟居克行 申请人:三垦电气株式会社