专利名称：一种适用于dummy-trench功率器件的版图的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及版图技术领域,主要适用于dummy-trench功率器件的版图。
背景技术：
对于IGBT和VDMOS来讲，每个元包之间存在寄生的JFET区，JFET电阻是器件电阻的重要组成部分，为了降低器件总体的饱和导通压降，采用Trench结构消除寄生JFET区。Trench IGBT (包括VDM0S，后面也包括)的一个缺点是它的短路耐量很低，原因是沟道密度增加，饱和电流密度增加。为了提高trench IGBT的抗短路能力，必须降低沟道密度。而增加trench间距虽能降低沟道密度，但却使耐压下降。为了能使沟道密度降低又能保持耐压不受太大影响，目前的解决方法就是dummy结构。就是只有其中一部分栅起沟道作用，其余的只用于维持耐压，这也是du_y—词的来源。另外，du_y增加了 PIN区域的相对面积，增加了载流子的积累，故进一步降低了导通压降。Dummy栅的电学连接方式有很多种:可以与真正的trench栅极(G)连接；可以与发射极(E)连接；可以浮空；可以与终端区的场限环连接。而目前的Du_y栅的电学连接方式存在以下缺点:(I)当dummy栅和真正的trench栅极(G)连接时,栅极G与集电极C之间的电容变大，使得开关损害比较大。(2)当dummy栅和发射极(E)连接时，栅极G与发射极E之间的电容变大，使得开关浪涌电压较大，影响了器件的安全工作。(3)dummy栅浮空不会造成开关损耗大或者开关浪涌电压大的缺点，但是由于其电位是浮空的，因此不能有效的保证器件的短路耐量和耐压的作用。(4)仅限于靠近终端区的dummy栅，应用范围比较局限。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于dummy-t rench功率器件的版图，它在保证器件短路耐量特性和耐压特性的基础上，通过降低器件在开关过程中的浪涌电压，降低了器件的开关损害，从而提高了器件工作的安全性。为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种适用于dummy-trench功率器件的版图包括:dummy栅极结构刻蚀窗口、trench栅极结构刻蚀窗口、源极金属刻蚀窗口、dummy栅极金属刻蚀窗口、trench栅极金属刻蚀窗口、源极金属接线板刻蚀窗口、dummy栅极接线板刻蚀窗口及trench栅极接线板刻蚀窗口 ；所述trench栅极结构刻蚀窗口被所述du_y栅极结构刻蚀窗口隔开；所述dummy栅极金属刻蚀窗口与所述源极金属刻蚀窗口间隔距离，所述trench栅极金属刻蚀窗口与源极金属刻蚀窗口间隔距离；dummy栅极金属刻蚀窗口覆盖dummy栅极结构刻蚀窗口的一端，trench栅极金属刻蚀窗口覆盖trench栅极结构刻蚀窗口的一端；源极金属刻蚀窗口覆盖未被dummy栅极金属刻蚀窗口和trench栅极金属刻蚀窗口所覆盖的区域，且与dummy栅极金属刻蚀窗口和trench栅极金属刻蚀窗口间隔距离；所述dummy栅极接线板刻蚀窗口覆盖dummy栅极金属刻蚀窗口，所述trench栅极接线板刻蚀窗口覆盖trench栅极金属刻蚀窗口，所述源极金属接线板刻蚀窗口覆盖源极金属刻蚀窗口。进一步地,所述dummy栅极金属刻蚀窗口的投射面与所述dummy栅极结构刻蚀窗
口的一端垂直。进一步地,所述trench栅极金属刻蚀窗口的投射面与所述trench栅极结构刻蚀
窗口的一端垂直。进一步地,所述dummy栅极金属刻蚀窗口的宽度在10-50μηι之间。进一步地，所述trench栅极金属刻蚀窗口的宽度在10-50 μ m之间。进一步地，所述源极金属刻蚀窗口和所述dummy栅极金属刻蚀窗口之间的间隔距离在5-20 μ m之间。进一步地，所述源极金属刻蚀窗口和所述trench栅极金属刻蚀窗口之间的间隔距离在5-20 μ m之间。进一步地,所述trench栅极结构刻蚀窗口和所述dummy栅极结构刻蚀窗口呈交错分布。本实用新型的有益效果在于:本实用新型提供的适用于dummy-trench功率器件的版图将dummy栅极结构刻蚀窗口和trench栅极结构刻蚀窗口相互交错进行隔离，并采用不同的驱动电路来驱动trench栅极和dummy栅极，从而在保证器件短路耐量特性和耐压特性的基础上，通过降低器件在开关过程中的浪涌电压，降低了器件的开关损害，从而提高了器件工作的安全性。本实用新型结构简单、效果显著、实用性强。
图1为本实用新型实施例提供的适用于dmnmy-trench功率器件的版图的结构示意图。图2为本实用新型实施例提供的适用于dummy-trench功率器件的版图的放大图。图3为通过本实用新型实施例提供的适用于dummy-trench功率器件的版图所形成的元胞结构的示意图。其中，IA-漂移区，2A-P型集电极，3A_P型基区，4A_N型发射区，4_N型发射极的注入窗口，5A-trench栅极沟槽，5’A_dummy栅极沟槽，5-trench栅极结构刻蚀窗口，5’_dummy栅极结构刻蚀窗口，6-trench栅极金属刻蚀窗口，6’ -dummy栅极金属刻蚀窗口，7-源极金属刻蚀窗口，8-金属接触氧化层刻蚀窗口。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的适用于dummy-trench功率器件的版图的具体实施方式
及工作原理进行详细说明。由图1和图2可知,本实用新型提供的适用于dummy-trench功率器件的版图，包括:dummy栅极结构刻蚀窗口 5’、trench栅极结构刻蚀窗口 5、源极金属刻蚀窗口 7、dummy栅极金属刻蚀窗口 6’、trench栅极金属刻蚀窗口 6、源极金属接线板刻蚀窗口、dummy栅极接线板刻蚀窗口及trench栅极接线板刻蚀窗口 ；trench栅极结构刻蚀窗口 5被du_y栅极结构刻蚀窗口 5’隔开；dummy栅极金属刻蚀窗口 6’与源极金属刻蚀窗口 7间隔距离，且间隔距离在5-20 μ m之间。trench栅极金属刻蚀窗口 6与源极金属刻蚀窗口 7间隔距离，且间隔距离在5-20 μ m之间。dummy栅极金属刻蚀窗口 6’覆盖dummy栅极结构刻蚀窗口5’的一端，trench栅极金属刻蚀窗口 6覆盖trench栅极结构刻蚀窗口 5的一端。源极金属刻蚀窗口 7覆盖未被dummy栅极金属刻蚀窗口 6’和trench栅极金属刻蚀窗口 6所覆盖的区域，且与dummy栅极金属刻蚀窗口 6’和trench栅极金属刻蚀窗口 6间隔距离；dummy栅极接线板刻蚀窗口覆盖dummy栅极金属刻蚀窗口 6’，trench栅极接线板刻蚀窗口覆盖trench栅极金属刻蚀窗口 6，源极金属接线板刻蚀窗口覆盖源极金属刻蚀窗口 7。在本实施例中，trench栅极结构刻蚀窗口 5和dummy栅极结构刻蚀窗口 5’呈交错分布。优选地,dummy栅极金属刻蚀窗口 6’的宽度在10_50 μ m之间，trench栅极金属刻蚀窗口 6的宽度也在10-50 μ m之间。进一步,dummy栅极金属刻蚀窗口 6’的投射面与du_y栅极结构刻蚀窗口 5’的一端垂直，trench栅极金属刻蚀窗口 6的投射面与trench栅极结构刻蚀窗口 5的一端垂直。本实用新型适用于所有采用沟槽型栅极结构的功率器件，如绝缘栅场效应晶体管(IGBT)，双扩散场效应晶体管(VDMOS)等。本实用新型提供的适用于dummy-trench功率器件的版图在使用时,通过dummy栅极结构刻蚀窗口 5’刻蚀形成dummy栅极结构，通过trench栅极结构刻蚀窗口 5刻蚀形成trench栅极结构。由于dummy栅极结构刻蚀窗口 5’和trench栅极结构刻蚀窗口 5呈交错分布，因此dummy栅极结构和trench栅极结构也呈交错分布。通过dummy栅极结构刻蚀窗口 5’和du_y栅极金属刻蚀窗口 6’形成du_y栅极的连接总线,du_y栅极结构通过du_y栅极的连接总线与由du_y栅极接线板刻蚀窗口形成的du_y栅极接线板连接；du_y栅极接线板再与dummy栅极驱动电路连接。通过trench栅极结构刻蚀窗口 5和trench栅极金属刻蚀窗口 6形成trench栅极的连接总线,trench栅极结构通过trench栅极的连接总线与由trench栅极接线板刻蚀窗口形成的trench栅极接线板连接；trench栅极接线板再与trench栅极驱动电路连接。通过本实用新型提供的适用于dummy-trench功率器件的版图制作功率器件的步骤如下:( I)采用N型单晶硅材料作为衬底材料(或者P型衬底上的外延N型硅)，充当器件的漂移区IA ；(2)忽略终端区域的形成过程，在有源区形成氧化层；(3)通过t rench栅极结构的刻蚀窗口 5和dummy栅极结构的刻蚀窗口 5’组成的掩模板层形成的刻蚀窗口进行刻蚀，形成栅极沟槽。需要说明的是，形成的栅极沟槽根据后面进行的步骤，又分为真正的栅极沟槽，且被称为trench栅极沟槽5A和假的栅极沟槽，且被称为dummy栅极沟槽5’ A。(4)淀积栅极氧化层；(5)淀积栅极多晶硅；(6)刻蚀掉沟槽外部的栅极多晶硅和栅极氧化层，形成P型基区的注入窗口 ；[0038](7)向P型基区的注入窗口注入高能硼离子，并退火，形成P型基区3A ；(8)淀积氧化层并利用刻蚀窗口形成N型发射极注入窗口 4 ；(9)向N型发射极注入窗口 4注入高能磷离子，并退火，形成N型发射区4A;(10)淀积厚氧化层；( 11)采用金属与氧化层接触形成金属接触氧化层刻蚀窗口 8，刻蚀氧化层，形成发射极接触窗口；(12)淀积金属,刻蚀形成有源区金属层、trench栅极金属层及dummy栅极金属层；(13)待功率器件的正面金属化后，芯片翻转，进行P型注入形成P型集电区2A ；(采用P型衬底上的外延N型硅不需要此步)(14)功率器件的背面金属化，形成集电极金属，器件制作完毕。所形成的dmnmy-trench结构的功率器件的元胞结构的示意图,见图3。本实用新型提供的适用于dummy-trench功率器件的版图将dummy栅极结构刻蚀窗口 5’和trench栅极结构刻蚀窗口 5相互交叉进行隔离，并采用不同的驱动电路对trench栅极和dummy栅极进行驱动，从而在保证器件短路耐量特性和耐压特性的基础上，一方面避免了由于dummy栅极和真正的trench栅极(G)连接所引起的开关损害,另一方面避免了由于dummy栅极和发射极(E)连接所引起的器件在开关过程中的浪涌电压。本实用新型结构简单、效果显著、实用性强。最后所应说明的是，以上具体实施方式
仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种适用于dummy-trench功率器件的版图，其特征在于,包括:dummy栅极结构刻蚀窗口、trench栅极结构刻蚀窗口、源极金属刻蚀窗口、dummy栅极金属刻蚀窗口、trench栅极金属刻蚀窗口、源极金属接线板刻蚀窗口、dummy栅极接线板刻蚀窗口及trench栅极接线板刻蚀窗口 ；所述trench栅极结构刻蚀窗口被所述dummy栅极结构刻蚀窗口隔开；所述dummy栅极金属刻蚀窗口与所述源极金属刻蚀窗口间隔距离，所述trench栅极金属刻蚀窗口与源极金属刻蚀窗口间隔距离；dummy栅极金属刻蚀窗口覆盖dummy栅极结构刻蚀窗口的一端，trench栅极金属刻蚀窗口覆盖trench栅极结构刻蚀窗口的一端；源极金属刻蚀窗口覆盖未被dummy栅极金属刻蚀窗口和trench栅极金属刻蚀窗口所覆盖的区域，且与dummy栅极金属刻蚀窗口和trench栅极金属刻蚀窗口间隔距离；所述dummy栅极接线板刻蚀窗口覆盖dummy栅极金属刻蚀窗口，所述trench栅极接线板刻蚀窗口覆盖trench栅极金属刻蚀窗口，所述源极金属接线板刻蚀窗口覆盖源极金属刻蚀窗口。
2.如权利要求1所述的适用于dummy-trench功率器件的版图，其特征在于，所述dummy栅极金属刻蚀窗口的投射面与所述du_y栅极结构刻蚀窗口的一端垂直。
3.如权利要求1所述的适用于dummy-trench功率器件的版图，其特征在于，所述trench栅极金属刻蚀窗口的投射面与所述trench栅极结构刻蚀窗口的一端垂直。
4.如权利要求1所述的适用于dummy-trench功率器件的版图，其特征在于，所述dummy栅极金属刻蚀窗口的宽度在10-50 μ m之间。
5.如权利要求1所述的适用于dummy-trench功率器件的版图，其特征在于，所述trench栅极金属刻蚀窗口的宽度在10-50 μ m之间。
6.如权利要求1所述的适用于dummy-trench功率器件的版图,其特征在于,所述源极金属刻蚀窗口和所述dummy栅极金属刻蚀窗口之间的间隔距离在5_20 μ m之间。
7.如权利要求1所述的适用于dummy-trench功率器件的版图,其特征在于,所述源极金属刻蚀窗口和所述trench栅极金属刻蚀窗口之间的间隔距离在5_20 μ m之间。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的适用于dummy-trench功率器件的版图,其特征在于，所述trench栅极结构刻蚀窗口和所述dummy栅极结构刻蚀窗口呈交错分布。
专利摘要本实用新型涉及版图技术领域，公开了一种适用于dummy-trench功率器件的版图包括dummy栅极结构刻蚀窗口、trench栅极结构刻蚀窗口、源极金属刻蚀窗口、dummy栅极金属刻蚀窗口、trench栅极金属刻蚀窗口、源极金属接线板刻蚀窗口、dummy栅极接线板刻蚀窗口及trench栅极接线板刻蚀窗口。本实用新型在保证器件短路耐量特性和耐压特性的基础上，通过降低器件在开关过程中的浪涌电压，降低了器件的开关损害，从而提高了器件工作的安全性。本实用新型结构简单、效果显著、实用性强。
文档编号H01L29/423GK202977425SQ20122070276
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者褚为利, 朱阳军, 胡爱斌, 赵佳, 喻巧群, 田晓丽 申请人:中国科学院微电子研究所, 江苏物联网研究发展中心, 江苏中科君芯科技有限公司