[实用新型]一种自对准分离栅极结构

说明书

本申请涉及半导体制造领域，特别是一种自对准分离栅极结构，其包括衬底，衬底上方设置有第二导电类型，衬底正面的上部设置有多根沟槽，且沟槽同时贯穿对应位置处的第二导电类型，沟槽底部设置有第一绝缘层，第一绝缘层上方连接有第二绝缘层，第二绝缘层突出于第二导电类型顶部，第二绝缘层的上方连接有宽度大于第二绝缘层的第三绝缘层，在第二绝缘层长度方向贯穿有与其长度一致的第一导电层，第三绝缘层与第二导电类型之间设置有第一导电类型。本申请通过在器件沟槽内引入双分裂的分立栅电极以及栅电极下方的厚绝缘介质层，在不影响IGBT器件开启阈值电压和开通的情况下，降低米勒电容Cgc，提高了器件的开关速度，从而降低器件动态损耗。

技术领域

本申请涉及半导体制造领域，特别是一种自对准分离栅极结构。

背景技术

在功率半导体器件领域，目前常见的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）已普遍采用沟槽型栅极结构。槽栅结构消除了JFET区，避免了电流拥挤，从而其导通压降较小，但由于沟道密度较大，会增大极间耦合电容（特别是密勒电容），降低器件的开关速度，增大开关损耗。同时，高沟道密度会增大饱和电流大小，从而短路安全工作区较小。

由于IGBT导通时需要在集电极侧注入大量非平衡载流子产生电导调制效应，从而降低导通压降。一方面，IGBT开启需要给栅极充电，充电速度决定了IGBT的开启速度，而充电速度又决定于IGBT的寄生电容，包括Cge和Cgc；另一方面，引入的非平衡载流子在器件关断时会产生明显的电流拖尾效应，使得IGBT的关断速度偏慢，关断损耗增加。为了优化槽栅IGBT关断损耗与导通压降的关系，提高载流子注入增强效应，通常会引入宽浮空P型基区，调节漂移区中载流子分布，从而实现更好的动静态折中。但是宽浮空P型基区与槽栅结构相互耦合，无法灵活设计，限制了器件的应用范围。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本申请提出一种垂直双分裂深沟槽栅型IGBT结构，可以灵活地调整寄生电容和开关速度，并有效解耦沟槽栅与P型基区的设计关系。

为实现上述技术效果，本申请的技术方案如下：

一种自对准分离栅极结构，包括衬底，所述衬底上方设置有第二导电类型，所述衬底正面的上部设置有多根沟槽，且所述沟槽同时贯穿对应位置处的第二导电类型，所述沟槽底部设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层上方连接有第二绝缘层，所述第二绝缘层突出于第二导电类型顶部，所述第二绝缘层的上方连接有宽度大于第二绝缘层的第三绝缘层，在第二绝缘层长度方向贯穿有与其长度一致的第一导电层，所述第三绝缘层与第二导电类型之间设置有第一导电类型。

进一步地，在衬底的侧面也设置有沟槽，在自对准分离栅极结构的外围形成闭环沟槽。

进一步地，所述第一导电层为分裂栅极结构，分裂栅极之间通过第三绝缘层隔离。

再进一步地，所述分裂栅极结构独自或者组合连接外部的一个或者多个电极。

再进一步地，所述电极包括栅极、发射极或者浮空。

进一步地，第一导电层为包括多晶硅、掺硼/磷多晶硅，金属铝、铜、钛、钨及其叠层或者合金，以及上述金属与硅的合金。

进一步地，所述第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层为氧化硅、氮化硅，或者氧化铝、氮化铝。

本申请的优点为：