一种具有层叠式栅极的IGBT的制作方法

本技术涉及一种半导体器件，尤其涉及一种具有层叠式栅极的igbt。

背景技术：

1、通常的igbt结构，如公开号为“cn114784098a”、名称为“一种反向电流分布均匀的逆导型igbt”，其表面分布了发射极金属和栅极金属，两者位于同一金属层且相互隔离。其中发射极金属连接的是器件的有源区，其面积及均匀性是器件性能和成本的最关键因素。而为了引出栅极存在的栅极金属区，占用了有源区一定的面积，尤其是小电流器件，因栅极金属区而牺牲的有源区面积占据非常显著的比例(20％以上)，这对器件的性能和成本带来极大的挑战。同时，由于两者要相互隔绝，栅极金属的存在改变了有源区金属的形状，这极大打破了有源区的周期性和均匀性，特别是栅极金属的角落，容易成为器件的失效点。为此，一些厂商采用优化栅极金属位置的封装工艺，实际封装过程中，不同的封装设计要求的栅极金属优化位置存在差异，同时移动栅极金属也意味着有源区金属(发射极金属)位置和形状的改变，从而引发有源区元胞排布的改变，这就意味着器件的整体版图结构都将将随着改变。所以当栅极位置改变时通常需要重新设计整套版图，这给工艺流片带来极大不便。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种栅极金属层堆叠设置以提高器件性能、避免其影响发射极金属层的具有层叠式栅极的igbt。

2、本实用新型的具有层叠式栅极的igbt，包括衬底，衬底的表面设有基区，衬底的上方还设有与基区连接的发射极金属层，发射极金属层与衬底之间设有与栅极连接的栅极多晶硅，发射极金属层的外围设有与栅极多晶硅连接的栅极总线，发射极金属层的上方还设有与栅极总线连接的栅极金属层，栅极金属层与发射极金属层之间设有第一绝缘介质层。

3、该具有层叠式栅极的igbt的优点在于，其将原有与发射极金属层同层的栅极金属层堆叠于发射极金属层的上方，从而使得发射极金属层可以最大程度地在衬底表面延展。而在igbt结构中，发射极金属的面积基本与有源区的面积对应，所以这有效地解决了栅极金属层对有源区的影响和破坏，元胞区的周期性和均匀性也不再受栅极金属层的影响。

4、进一步的，本实用新型的具有层叠式栅极的igbt，所述栅极总线为环状或条状栅极总线。

5、环状栅极总线的设置进一步提高了发射极金属面积占比，从而提高了器件的性能。

6、进一步的，本实用新型的具有层叠式栅极的igbt，所述栅极金属层穿过绝缘介质层的栅通孔并与所述栅极总线连接。

7、进一步的，本实用新型的具有层叠式栅极的igbt，所述栅极总线的外围设有终端保护金属。

8、该设计实现了对igbt的保护功能，其中，终端保护金属、栅极总线与发射极金属层之间通过第一绝缘介质层隔离。

9、进一步的，本实用新型的具有层叠式栅极的igbt，所述衬底为n型衬底，所述基区为p型基区。

10、该设计实现了一种n型衬底igbt，与衬底对应的，发射极区为n型发射极区，深阱区为p+深阱区。

11、进一步的，本实用新型的具有层叠式栅极的igbt，所述具有层叠式栅极的igbt为平面型或沟槽型igbt。

12、进一步的，本实用新型的具有层叠式栅极的igbt，所述第一绝缘介质层的上方设有栅极保护层，栅极保护层的表面设有位于栅极保护层开孔及发射极保护层开孔。

13、栅极保护层开孔及发射极保护层开孔的设置方便了栅极金属层及发射极金属层与外部引线的连接。

14、上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本实用新型的技术手段，并依照说明书的内容予以具体实施，以下以本实用新型的实施例对其进行详细说明。

技术特征：

1.一种具有层叠式栅极的igbt，包括衬底(1)，衬底的表面设有基区(3)，衬底的上方还设有与基区连接的发射极金属层(4)，发射极金属层与衬底之间设有与栅极连接的栅极多晶硅(5)，其特征在于：发射极金属层的外围设有与栅极多晶硅连接的栅极总线(6)，发射极金属层的上方还设有与栅极总线连接的栅极金属层(7)，栅极金属层与发射极金属层之间设有第一绝缘介质层(8)。

2.根据权利要求1所述的具有层叠式栅极的igbt，其特征在于：所述栅极总线为环状或条状栅极总线。

3.根据权利要求1所述的具有层叠式栅极的igbt，其特征在于：所述栅极金属层穿过绝缘介质层的栅通孔(9)并与所述栅极总线连接。

4.根据权利要求1所述的具有层叠式栅极的igbt，其特征在于：所述栅极总线的外围设有终端保护金属(10)。

5.根据权利要求1所述的具有层叠式栅极的igbt，其特征在于：所述衬底为n型衬底，所述基区为p型基区。

6.根据权利要求1所述的具有层叠式栅极的igbt，其特征在于：所述具有层叠式栅极的igbt为平面型或沟槽型igbt。

7.根据权利要求1所述的具有层叠式栅极的igbt，其特征在于：所述第一绝缘介质层的上方设有栅极保护层(11)，栅极保护层的表面设有位于栅极保护层开孔(12)及发射极保护层开孔(13)。

技术总结
本技术涉及一种具有层叠式栅极的IGBT，本技术的具有层叠式栅极的IGBT，将原有与发射极金属层同层的栅极金属层堆叠于发射极金属层的上方，从而使得发射极金属层可以最大程度地在衬底表面延展。而在IGBT结构中，发射极金属的面积基本与有源区的面积对应，所以这有效地解决了栅极金属层对有源区的影响和破坏，元胞区的周期性和均匀性也不再受栅极金属层的影响。

技术研发人员：吴小利,王海军
受保护的技术使用者：上海擎茂微电子科技有限公司
技术研发日：20230328
技术公布日：2024/1/13