S型圓弧形終端溝槽結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及功率半導體器件領域，主要是一種S型圓弧形終端溝槽結構，包括多個豎向直線型溝槽和多個半圓弧形溝槽終端，豎向直線型溝槽并排布置，一條豎向直線型溝槽的首端與一個半圓弧形溝槽終端一端相連，與其相鄰的另一個豎向直線型溝槽首端與半圓弧形溝槽終端的另一端相連；的兩個豎向直線型溝槽和一個半圓弧形溝槽形成獨立的溝槽組合，每個溝槽組合的兩條豎向直線型溝槽尾端分別通過一個半圓弧形溝槽與其相鄰的豎向直線型溝槽相連；每一個豎向直線型溝槽和與其首端、尾端相連的兩個半圓弧形溝槽形成“S”型。該結構使得溝槽實現(xiàn)平滑的相互連接，避免溝槽邊緣處的電場集中，從而提高產品的良率和使用穩(wěn)定性。
【專利說明】S型圓弧形終端溝槽結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及功率半導體器件領域，主要是一種S型圓弧形終端溝槽結構。
【背景技術】
[0002]柵控型功率半導體器件如MOSFET (場效應晶體管)和IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)時常采用溝槽型柵極結構，其優(yōu)點是可以消除傳統(tǒng)平面柵極結構所固有的JFET效應，及導通時由于內建電場的作用使得載流子通道變窄，導通壓降上升；此外，溝槽型柵極結構還可以大幅增加元胞密度，從而增加單位面積的電流密度，減小芯片尺寸。溝槽周圍的電場分布對溝槽的形貌非常敏感，不平整、曲率過大等都會造成電場的聚集，從而影響器件生產的良率和使用穩(wěn)定性。
實用新型內容
[0003]為解決現(xiàn)有溝槽周圍的電場分布對溝槽的形貌非常敏感，不平整、曲率過大等都會造成電場的聚集，從而影響器件生產的良率和使用穩(wěn)定性的問題，現(xiàn)在提出一種使得溝槽實現(xiàn)平滑的相互連接，避免溝槽邊緣處的電場集中，從而提高產品的良率和使用穩(wěn)定性的S型圓弧形終端溝槽結構。
[0004]為實現(xiàn)上述技術效果，本實用新型的技術方案如下:
[0005]一種S型圓弧形終端溝槽結構，其特征在于:包括多個豎向直線型溝槽和多個半圓弧形溝槽終端，所述豎向直線型溝槽并排布置，所述一條豎向直線型溝槽的首端與一個半圓弧形溝槽終端一端相連，與其相鄰的另一個豎向直線型溝槽首端與所述半圓弧形溝槽終端的另一端相連；所述的兩個豎向直線型溝槽和一個半圓弧形溝槽形成獨立的溝槽組合，所述每個溝槽組合的兩條豎向直線型溝槽尾端分別通過一個半圓弧形溝槽與其相鄰的豎向直線型溝槽相連；每一個豎向直線型溝槽和與其首端、尾端相連的兩個半圓弧形溝槽形成“S”型。
[0006]所述多個“S”型的溝槽組合并排設置，所述第一個溝槽組合與最后一個溝槽組合的兩根豎向直線型溝槽相連。
[0007]所述第一個溝槽組合與最后一個溝槽組合的兩根豎向直線型溝槽之間設置有兩根1/4圓弧形溝槽終端和橫向直線型溝槽。
[0008]所述1/4圓弧形溝槽終端的半徑為相鄰兩個豎向直線型溝槽外側間距加上相鄰兩個豎向直線型溝槽內側間距的一半。
[0009]所述兩根1/4圓弧形溝槽終端、橫向直線型溝槽、豎向直線型溝槽首端相連的半圓弧形溝槽終端之間的區(qū)域為非活性區(qū)。
[0010]所述相鄰豎向直線型溝槽之間的區(qū)域為活性區(qū)。
[0011]所述半圓弧形溝槽終端的圓心在與其相連的兩個豎向直線型溝槽對的首端中點位置。
[0012]所述半圓弧形溝槽終端的內徑為相鄰豎向直線型溝槽之間內側的間距，所述半圓弧形溝槽終端的的外徑為相鄰豎向直線型溝槽之間外側的間距。
[0013]所述一個半圓弧形溝槽終端和與其相連的兩個豎向直線型溝槽形成“U”型結構。
[0014]所述豎向直線型溝槽的寬度為0.2um-2um。
[0015]所述各豎向直線型溝槽的內側之間的間為lum-10um。
[0016]所述各個溝槽縱向刻蝕深度為2um-8um。
[0017]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0018]1、本申請公開一種S型圓弧形終端溝槽結構，該結構使得溝槽實現(xiàn)平滑的相互連接，避免溝槽邊緣處的電場集中，從而提高產品的良率和使用穩(wěn)定性。
[0019]2、本申請溝槽的形貌非常平整、曲率小，不會造成電場的聚集，增強了器件生產的良率和使用穩(wěn)定性。圓弧的優(yōu)點是讓相鄰的直線溝槽(活性區(qū))平滑過渡，從而避免因溝槽分布的突變而導致的電場聚集，提高柵極的良率，進而提高IGBT產品良率和穩(wěn)定性。此外，相較單純的直線型溝槽設計，圓弧形過渡幾乎不用增加額外的空間，因此可以與傳統(tǒng)的器件設計和加工兼容。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為半圓弧形溝槽終端結構示意圖。
[0021]圖2為本實用新型結構示意圖。
[0022]附圖中:半圓弧形溝槽終端101，豎向直線型溝槽102。
[0023]活性區(qū)域201，非活性區(qū)202。
[0024]1/4圓弧形溝槽終端103，橫向直線型溝槽104。
【具體實施方式】
[0025]實施例1
[0026]S型圓弧形終端溝槽結構包括多個豎向直線型溝槽102和多個半圓弧形溝槽終端101，所述豎向直線型溝槽102并排布置，所述一條豎向直線型溝槽102的首端與一個半圓弧形溝槽終端101 —端相連，與其相鄰的另一個豎向直線型溝槽102首端與所述半圓弧形溝槽終端101的另一端相連；所述的兩個豎向直線型溝槽102和一個半圓弧形溝槽形成獨立的溝槽組合，所述每個溝槽組合的兩條豎向直線型溝槽102尾端分別通過一個半圓弧形溝槽與其相鄰的豎向直線型溝槽102相連；每一個豎向直線型溝槽102和與其首端、尾端相連的兩個半圓弧形溝槽形成“S”型。
[0027]實施例2
[0028]S型圓弧形終端溝槽結構包括多個豎向直線型溝槽102和多個半圓弧形溝槽終端101，所述豎向直線型溝槽102并排布置，所述一條豎向直線型溝槽102的首端與一個半圓弧形溝槽終端101 —端相連，與其相鄰的另一個豎向直線型溝槽102首端與所述半圓弧形溝槽終端101的另一端相連；所述的兩個豎向直線型溝槽102和一個半圓弧形溝槽形成獨立的溝槽組合，所述每個溝槽組合的兩條豎向直線型溝槽102尾端分別通過一個半圓弧形溝槽與其相鄰的豎向直線型溝槽102相連；每一個豎向直線型溝槽102和與其首端、尾端相連的兩個半圓弧形溝槽形成“S”型。
[0029]多個“S”型的溝槽組合并排設置，所述第一個溝槽組合與最后一個溝槽組合的兩根豎向直線型溝槽102相連。第一個溝槽組合與最后一個溝槽組合的兩根豎向直線型溝槽102之間設置有兩根1/4圓弧形溝槽終端103和橫向直線型溝槽104。1/4圓弧形溝槽終端103的半徑為相鄰兩個豎向直線型溝槽102外側間距加上相鄰兩個豎向直線型溝槽102內側間距的一半。兩根1/4圓弧形溝槽終端103、橫向直線型溝槽104、豎向直線型溝槽102首端相連的半圓弧形溝槽終端101之間的區(qū)域為非活性區(qū)202。相鄰豎向直線型溝槽102之間的區(qū)域為活性區(qū)201。半圓弧形溝槽終端101的圓心在與其相連的兩個豎向直線型溝槽102對的首端中點位置。半圓弧形溝槽終端101的內徑為相鄰豎向直線型溝槽102之間內側的間距，所述半圓弧形溝槽終端101的的外徑為相鄰豎向直線型溝槽102之間外側的間距。一個半圓弧形溝槽終端101和與其相連的兩個豎向直線型溝槽102形成“U”型結構。
[0030]實施例3
[0031]S型圓弧形終端溝槽結構包括多個豎向直線型溝槽102和多個半圓弧形溝槽終端101，所述豎向直線型溝槽102并排布置，所述一條豎向直線型溝槽102的首端與一個半圓弧形溝槽終端101 —端相連，與其相鄰的另一個豎向直線型溝槽102首端與所述半圓弧形溝槽終端101的另一端相連；所述的兩個豎向直線型溝槽102和一個半圓弧形溝槽形成獨立的溝槽組合，所述每個溝槽組合的兩條豎向直線型溝槽102尾端分別通過一個半圓弧形溝槽與其相鄰的豎向直線型溝槽102相連；每一個豎向直線型溝槽102和與其首端、尾端相連的兩個半圓弧形溝槽形成“S”型。
[0032]多個“S”型的溝槽組合并排設置，所述第一個溝槽組合與最后一個溝槽組合的兩根豎向直線型溝槽102相連。第一個溝槽組合與最后一個溝槽組合的兩根豎向直線型溝槽102之間設置有兩根1/4圓弧形溝槽終端103和橫向直線型溝槽104。1/4圓弧形溝槽終端103的半徑為相鄰兩個豎向直線型溝槽102外側間距加上相鄰兩個豎向直線型溝槽102內側間距的一半。兩根1/4圓弧形溝槽終端103、橫向直線型溝槽104、豎向直線型溝槽102首端相連的半圓弧形溝槽終端101之間的區(qū)域為非活性區(qū)202。相鄰豎向直線型溝槽102之間的區(qū)域為活性區(qū)201。半圓弧形溝槽終端101的圓心在與其相連的兩個豎向直線型溝槽102對的首端中點位置。半圓弧形溝槽終端101的內徑為相鄰豎向直線型溝槽102之間內側的間距，所述半圓弧形溝槽終端101的的外徑為相鄰豎向直線型溝槽102之間外側的間距。一個半圓弧形溝槽終端101和與其相連的兩個豎向直線型溝槽102形成“U”型結構。
[0033]所述豎向直線型溝槽102的寬度為0.2um-2um。所述各豎向直線型溝槽102的內側之間的間為lum-10um。所述各個溝槽縱向刻蝕深度為2um_8um。
[0034]實施例4
[0035]S型圓弧形終端溝槽結構包括多個豎向直線型溝槽102和多個半圓弧形溝槽終端101，所述豎向直線型溝槽102并排布置，所述一條豎向直線型溝槽102的首端與一個半圓弧形溝槽終端101 —端相連，與其相鄰的另一個豎向直線型溝槽102首端與所述半圓弧形溝槽終端101的另一端相連；所述的兩個豎向直線型溝槽102和一個半圓弧形溝槽形成獨立的溝槽組合，所述每個溝槽組合的兩條豎向直線型溝槽102尾端分別通過一個半圓弧形溝槽與其相鄰的豎向直線型溝槽102相連；每一個豎向直線型溝槽102和與其首端、尾端相連的兩個半圓弧形溝槽形成“S”型。
[0036]多個“S”型的溝槽組合并排設置，所述第一個溝槽組合與最后一個溝槽組合的兩根豎向直線型溝槽102相連。第一個溝槽組合與最后一個溝槽組合的兩根豎向直線型溝槽102之間設置有兩根1/4圓弧形溝槽終端103和橫向直線型溝槽104。1/4圓弧形溝槽終端103的半徑為相鄰兩個豎向直線型溝槽102外側間距加上相鄰兩個豎向直線型溝槽102內側間距的一半。兩根1/4圓弧形溝槽終端103、橫向直線型溝槽104、豎向直線型溝槽102首端相連的半圓弧形溝槽終端101之間的區(qū)域為非活性區(qū)202。相鄰豎向直線型溝槽102之間的區(qū)域為活性區(qū)201。半圓弧形溝槽終端101的圓心在與其相連的兩個豎向直線型溝槽102對的首端中點位置。半圓弧形溝槽終端101的內徑為相鄰豎向直線型溝槽102之間內側的間距，所述半圓弧形溝槽終端101的的外徑為相鄰豎向直線型溝槽102之間外側的間距。一個半圓弧形溝槽終端101和與其相連的兩個豎向直線型溝槽102形成“U”型結構。
[0037]所述豎向直線型溝槽102的寬度為2um。所述各豎向直線型溝槽102的內側之間的間為lum。所述各個溝槽縱向刻蝕深度為8um。
[0038]實施例5
[0039]S型圓弧形終端溝槽結構包括多個豎向直線型溝槽102和多個半圓弧形溝槽終端101，所述豎向直線型溝槽102并排布置，所述一條豎向直線型溝槽102的首端與一個半圓弧形溝槽終端101 —端相連，與其相鄰的另一個豎向直線型溝槽102首端與所述半圓弧形溝槽終端101的另一端相連；所述的兩個豎向直線型溝槽102和一個半圓弧形溝槽形成獨立的溝槽組合，所述每個溝槽組合的兩條豎向直線型溝槽102尾端分別通過一個半圓弧形溝槽與其相鄰的豎向直線型溝槽102相連；每一個豎向直線型溝槽102和與其首端、尾端相連的兩個半圓弧形溝槽形成“S”型。
[0040]多個“S”型的溝槽組合并排設置，所述第一個溝槽組合與最后一個溝槽組合的兩根豎向直線型溝槽102相連。第一個溝槽組合與最后一個溝槽組合的兩根豎向直線型溝槽102之間設置有兩根1/4圓弧形溝槽終端103和橫向直線型溝槽104。1/4圓弧形溝槽終端103的半徑為相鄰兩個豎向直線型溝槽102外側間距加上相鄰兩個豎向直線型溝槽102內側間距的一半。兩根1/4圓弧形溝槽終端103、橫向直線型溝槽104、豎向直線型溝槽102首端相連的半圓弧形溝槽終端101之間的區(qū)域為非活性區(qū)202。相鄰豎向直線型溝槽102之間的區(qū)域為活性區(qū)201。半圓弧形溝槽終端101的圓心在與其相連的兩個豎向直線型溝槽102對的首端中點位置。半圓弧形溝槽終端101的內徑為相鄰豎向直線型溝槽102之間內側的間距，所述半圓弧形溝槽終端101的的外徑為相鄰豎向直線型溝槽102之間外側的間距。一個半圓弧形溝槽終端101和與其相連的兩個豎向直線型溝槽102形成“U”型結構。
[0041]所述豎向直線型溝槽102的寬度為0.2um。所述各豎向直線型溝槽102的內側之間的間為10um。所述各個溝槽縱向刻蝕深度為2um。
[0042]實施例6
[0043]S型圓弧形終端溝槽結構包括多個豎向直線型溝槽102和多個半圓弧形溝槽終端101，所述豎向直線型溝槽102并排布置，所述一條豎向直線型溝槽102的首端與一個半圓弧形溝槽終端101 —端相連，與其相鄰的另一個豎向直線型溝槽102首端與所述半圓弧形溝槽終端101的另一端相連；所述的兩個豎向直線型溝槽102和一個半圓弧形溝槽形成獨立的溝槽組合，所述每個溝槽組合的兩條豎向直線型溝槽102尾端分別通過一個半圓弧形溝槽與其相鄰的豎向直線型溝槽102相連；每一個豎向直線型溝槽102和與其首端、尾端相連的兩個半圓弧形溝槽形成“S”型。
[0044]多個“S”型的溝槽組合并排設置，所述第一個溝槽組合與最后一個溝槽組合的兩根豎向直線型溝槽102相連。第一個溝槽組合與最后一個溝槽組合的兩根豎向直線型溝槽102之間設置有兩根1/4圓弧形溝槽終端103和橫向直線型溝槽104。1/4圓弧形溝槽終端103的半徑為相鄰兩個豎向直線型溝槽102外側間距加上相鄰兩個豎向直線型溝槽102內側間距的一半。兩根1/4圓弧形溝槽終端103、橫向直線型溝槽104、豎向直線型溝槽102首端相連的半圓弧形溝槽終端101之間的區(qū)域為非活性區(qū)202。相鄰豎向直線型溝槽102之間的區(qū)域為活性區(qū)201。半圓弧形溝槽終端101的圓心在與其相連的兩個豎向直線型溝槽102對的首端中點位置。半圓弧形溝槽終端101的內徑為相鄰豎向直線型溝槽102之間內側的間距，所述半圓弧形溝槽終端101的的外徑為相鄰豎向直線型溝槽102之間外側的間距。一個半圓弧形溝槽終端101和與其相連的兩個豎向直線型溝槽102形成“U”型結構。
[0045]所述豎向直線型溝槽102的寬度為lum。所述各豎向直線型溝槽102的內側之間的間為5um。所述各個溝槽縱向刻蝕深度為4um。
[0046]實施例7
[0047]如圖所示，為方便說明，將豎向直線型溝槽102分別編號為“1”，“2”...“!!”，“n+1”...，“η”與“n+1”頂相連，“n+1”與“n+2”尾部相連，從而形成收尾相連的“S”型周期結構。相連處均為半圓弧形溝槽結構。假設圖案中共有豎向直線型溝槽102數(shù)量為“m”，那么“I”與“m”通過1/4圓弧形溝槽終端103及橫向直線型溝槽104收尾相連，使得所有溝槽形成閉合。
[0048]值得注意的是，為方便說明，本專利所使用圖示中的豎向直線型溝槽102數(shù)量較少，而實際使用并不限于此。
【權利要求】
1.一種S型圓弧形終端溝槽結構，其特征在于:包括多個豎向直線型溝槽(102)和多個半圓弧形溝槽終端(101)，所述豎向直線型溝槽(102)并排布置，一條豎向直線型溝槽(102)的首端與一個半圓弧形溝槽終端(101)—端相連，與其相鄰的另一個豎向直線型溝槽(102)首端與所述半圓弧形溝槽終端(101)的另一端相連；兩個豎向直線型溝槽(102)和一個半圓弧形溝槽形成獨立的溝槽組合，所述每個溝槽組合的兩條豎向直線型溝槽(102)尾端分別通過一個半圓弧形溝槽與其相鄰的豎向直線型溝槽(102)相連；每一個豎向直線型溝槽(102)和與其首端、尾端相連的兩個半圓弧形溝槽形成“S”型。
2.根據(jù)權利要求1所述的S型圓弧形終端溝槽結構，其特征在于:所述多個“S”型的溝槽組合并排設置，第一個溝槽組合與最后一個溝槽組合的兩根豎向直線型溝槽(102)相連。
3.根據(jù)權利要求2所述的S型圓弧形終端溝槽結構，其特征在于:所述第一個溝槽組合與最后一個溝槽組合的兩根豎向直線型溝槽(102)之間設置有兩根1/4圓弧形溝槽終端(103)和橫向直線型溝槽(104)。
4.根據(jù)權利要求3所述的S型圓弧形終端溝槽結構，其特征在于:所述1/4圓弧形溝槽終端(103)的半徑為相鄰兩個豎向直線型溝槽(102)外側間距加上相鄰兩個豎向直線型溝槽(102)內側間距的一半。
5.根據(jù)權利要求4所述的S型圓弧形終端溝槽結構，其特征在于:所述兩根1/4圓弧形溝槽終端(103)、橫向直線型溝槽(104)、豎向直線型溝槽(102)首端相連的半圓弧形溝槽終端(101)之間的區(qū)域為非活性區(qū)(202)，所述相鄰豎向直線型溝槽(102)之間的區(qū)域為活性區(qū)(201)。
6.根據(jù)權利要求5所述的S型圓弧形終端溝槽結構，其特征在于:所述半圓弧形溝槽終端(101)的圓心在與其相連的兩個豎向直線型溝槽(102)的首端中點位置，所述半圓弧形溝槽終端(101)的內徑為相鄰豎向直線型溝槽(102 )之間內側的間距，所述半圓弧形溝槽終端(101)的的外徑為相鄰豎向直線型溝槽(102)之間外側的間距。
7.根據(jù)權利要求6所述的S型圓弧形終端溝槽結構，其特征在于:所述一個半圓弧形溝槽終端(101)和與其相連的兩個豎向直線型溝槽(102)形成“U”型結構。
8.根據(jù)權利要求7所述的S型圓弧形終端溝槽結構，其特征在于:所述豎向直線型溝槽(102)的寬度為0.2um-2um。
9.根據(jù)權利要求8所述的S型圓弧形終端溝槽結構，其特征在于:所述各豎向直線型溝槽(102)的內側之間的間為lum-10um。
10.根據(jù)權利要求9所述的S型圓弧形終端溝槽結構，其特征在于:所述各個溝槽縱向刻蝕深度為2um-8um。
【文檔編號】H01L29/06GK204230246SQ201420654431
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權日:2014年11月5日
【發(fā)明者】胡強, 王思亮, 張世勇 申請人:中國東方電氣集團有限公司