S型圆弧形终端沟槽结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及功率半导体器件领域，主要是一种S型圆弧形终端沟槽结构，包括多个竖向直线型沟槽和多个半圆弧形沟槽终端，竖向直线型沟槽并排布置，一条竖向直线型沟槽的首端与一个半圆弧形沟槽终端一端相连，与其相邻的另一个竖向直线型沟槽首端与半圆弧形沟槽终端的另一端相连；的两个竖向直线型沟槽和一个半圆弧形沟槽形成独立的沟槽组合，每个沟槽组合的两条竖向直线型沟槽尾端分别通过一个半圆弧形沟槽与其相邻的竖向直线型沟槽相连；每一个竖向直线型沟槽和与其首端、尾端相连的两个半圆弧形沟槽形成“S”型。该结构使得沟槽实现平滑的相互连接，避免沟槽边缘处的电场集中，从而提高产品的良率和使用稳定性。
【专利说明】S型圆弧形终端沟槽结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及功率半导体器件领域，主要是一种S型圆弧形终端沟槽结构。
【背景技术】
[0002]栅控型功率半导体器件如MOSFET (场效应晶体管)和IGBT (绝缘栅双极型晶体管)时常采用沟槽型栅极结构，其优点是可以消除传统平面栅极结构所固有的JFET效应，及导通时由于内建电场的作用使得载流子通道变窄，导通压降上升；此外，沟槽型栅极结构还可以大幅增加元胞密度，从而增加单位面积的电流密度，减小芯片尺寸。沟槽周围的电场分布对沟槽的形貌非常敏感，不平整、曲率过大等都会造成电场的聚集，从而影响器件生产的良率和使用稳定性。
实用新型内容
[0003]为解决现有沟槽周围的电场分布对沟槽的形貌非常敏感，不平整、曲率过大等都会造成电场的聚集，从而影响器件生产的良率和使用稳定性的问题，现在提出一种使得沟槽实现平滑的相互连接，避免沟槽边缘处的电场集中，从而提高产品的良率和使用稳定性的S型圆弧形终端沟槽结构。
[0004]为实现上述技术效果，本实用新型的技术方案如下:
[0005]一种S型圆弧形终端沟槽结构，其特征在于:包括多个竖向直线型沟槽和多个半圆弧形沟槽终端，所述竖向直线型沟槽并排布置，所述一条竖向直线型沟槽的首端与一个半圆弧形沟槽终端一端相连，与其相邻的另一个竖向直线型沟槽首端与所述半圆弧形沟槽终端的另一端相连；所述的两个竖向直线型沟槽和一个半圆弧形沟槽形成独立的沟槽组合，所述每个沟槽组合的两条竖向直线型沟槽尾端分别通过一个半圆弧形沟槽与其相邻的竖向直线型沟槽相连；每一个竖向直线型沟槽和与其首端、尾端相连的两个半圆弧形沟槽形成“S”型。
[0006]所述多个“S”型的沟槽组合并排设置，所述第一个沟槽组合与最后一个沟槽组合的两根竖向直线型沟槽相连。
[0007]所述第一个沟槽组合与最后一个沟槽组合的两根竖向直线型沟槽之间设置有两根1/4圆弧形沟槽终端和横向直线型沟槽。
[0008]所述1/4圆弧形沟槽终端的半径为相邻两个竖向直线型沟槽外侧间距加上相邻两个竖向直线型沟槽内侧间距的一半。
[0009]所述两根1/4圆弧形沟槽终端、横向直线型沟槽、竖向直线型沟槽首端相连的半圆弧形沟槽终端之间的区域为非活性区。
[0010]所述相邻竖向直线型沟槽之间的区域为活性区。
[0011]所述半圆弧形沟槽终端的圆心在与其相连的两个竖向直线型沟槽对的首端中点位置。
[0012]所述半圆弧形沟槽终端的内径为相邻竖向直线型沟槽之间内侧的间距，所述半圆弧形沟槽终端的的外径为相邻竖向直线型沟槽之间外侧的间距。
[0013]所述一个半圆弧形沟槽终端和与其相连的两个竖向直线型沟槽形成“U”型结构。
[0014]所述竖向直线型沟槽的宽度为0.2um-2um。
[0015]所述各竖向直线型沟槽的内侧之间的间为lum-10um。
[0016]所述各个沟槽纵向刻蚀深度为2um-8um。
[0017]本实用新型的优点在于:
[0018]1、本申请公开一种S型圆弧形终端沟槽结构，该结构使得沟槽实现平滑的相互连接，避免沟槽边缘处的电场集中，从而提高产品的良率和使用稳定性。
[0019]2、本申请沟槽的形貌非常平整、曲率小，不会造成电场的聚集，增强了器件生产的良率和使用稳定性。圆弧的优点是让相邻的直线沟槽(活性区)平滑过渡，从而避免因沟槽分布的突变而导致的电场聚集，提高栅极的良率，进而提高IGBT产品良率和稳定性。此外，相较单纯的直线型沟槽设计，圆弧形过渡几乎不用增加额外的空间，因此可以与传统的器件设计和加工兼容。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为半圆弧形沟槽终端结构示意图。
[0021]图2为本实用新型结构示意图。
[0022]附图中:半圆弧形沟槽终端101，竖向直线型沟槽102。
[0023]活性区域201，非活性区202。
[0024]1/4圆弧形沟槽终端103，横向直线型沟槽104。
【具体实施方式】
[0025]实施例1
[0026]S型圆弧形终端沟槽结构包括多个竖向直线型沟槽102和多个半圆弧形沟槽终端101，所述竖向直线型沟槽102并排布置，所述一条竖向直线型沟槽102的首端与一个半圆弧形沟槽终端101 —端相连，与其相邻的另一个竖向直线型沟槽102首端与所述半圆弧形沟槽终端101的另一端相连；所述的两个竖向直线型沟槽102和一个半圆弧形沟槽形成独立的沟槽组合，所述每个沟槽组合的两条竖向直线型沟槽102尾端分别通过一个半圆弧形沟槽与其相邻的竖向直线型沟槽102相连；每一个竖向直线型沟槽102和与其首端、尾端相连的两个半圆弧形沟槽形成“S”型。
[0027]实施例2
[0028]S型圆弧形终端沟槽结构包括多个竖向直线型沟槽102和多个半圆弧形沟槽终端101，所述竖向直线型沟槽102并排布置，所述一条竖向直线型沟槽102的首端与一个半圆弧形沟槽终端101 —端相连，与其相邻的另一个竖向直线型沟槽102首端与所述半圆弧形沟槽终端101的另一端相连；所述的两个竖向直线型沟槽102和一个半圆弧形沟槽形成独立的沟槽组合，所述每个沟槽组合的两条竖向直线型沟槽102尾端分别通过一个半圆弧形沟槽与其相邻的竖向直线型沟槽102相连；每一个竖向直线型沟槽102和与其首端、尾端相连的两个半圆弧形沟槽形成“S”型。
[0029]多个“S”型的沟槽组合并排设置，所述第一个沟槽组合与最后一个沟槽组合的两根竖向直线型沟槽102相连。第一个沟槽组合与最后一个沟槽组合的两根竖向直线型沟槽102之间设置有两根1/4圆弧形沟槽终端103和横向直线型沟槽104。1/4圆弧形沟槽终端103的半径为相邻两个竖向直线型沟槽102外侧间距加上相邻两个竖向直线型沟槽102内侧间距的一半。两根1/4圆弧形沟槽终端103、横向直线型沟槽104、竖向直线型沟槽102首端相连的半圆弧形沟槽终端101之间的区域为非活性区202。相邻竖向直线型沟槽102之间的区域为活性区201。半圆弧形沟槽终端101的圆心在与其相连的两个竖向直线型沟槽102对的首端中点位置。半圆弧形沟槽终端101的内径为相邻竖向直线型沟槽102之间内侧的间距，所述半圆弧形沟槽终端101的的外径为相邻竖向直线型沟槽102之间外侧的间距。一个半圆弧形沟槽终端101和与其相连的两个竖向直线型沟槽102形成“U”型结构。
[0030]实施例3
[0031]S型圆弧形终端沟槽结构包括多个竖向直线型沟槽102和多个半圆弧形沟槽终端101，所述竖向直线型沟槽102并排布置，所述一条竖向直线型沟槽102的首端与一个半圆弧形沟槽终端101 —端相连，与其相邻的另一个竖向直线型沟槽102首端与所述半圆弧形沟槽终端101的另一端相连；所述的两个竖向直线型沟槽102和一个半圆弧形沟槽形成独立的沟槽组合，所述每个沟槽组合的两条竖向直线型沟槽102尾端分别通过一个半圆弧形沟槽与其相邻的竖向直线型沟槽102相连；每一个竖向直线型沟槽102和与其首端、尾端相连的两个半圆弧形沟槽形成“S”型。
[0032]多个“S”型的沟槽组合并排设置，所述第一个沟槽组合与最后一个沟槽组合的两根竖向直线型沟槽102相连。第一个沟槽组合与最后一个沟槽组合的两根竖向直线型沟槽102之间设置有两根1/4圆弧形沟槽终端103和横向直线型沟槽104。1/4圆弧形沟槽终端103的半径为相邻两个竖向直线型沟槽102外侧间距加上相邻两个竖向直线型沟槽102内侧间距的一半。两根1/4圆弧形沟槽终端103、横向直线型沟槽104、竖向直线型沟槽102首端相连的半圆弧形沟槽终端101之间的区域为非活性区202。相邻竖向直线型沟槽102之间的区域为活性区201。半圆弧形沟槽终端101的圆心在与其相连的两个竖向直线型沟槽102对的首端中点位置。半圆弧形沟槽终端101的内径为相邻竖向直线型沟槽102之间内侧的间距，所述半圆弧形沟槽终端101的的外径为相邻竖向直线型沟槽102之间外侧的间距。一个半圆弧形沟槽终端101和与其相连的两个竖向直线型沟槽102形成“U”型结构。
[0033]所述竖向直线型沟槽102的宽度为0.2um-2um。所述各竖向直线型沟槽102的内侧之间的间为lum-10um。所述各个沟槽纵向刻蚀深度为2um_8um。
[0034]实施例4
[0035]S型圆弧形终端沟槽结构包括多个竖向直线型沟槽102和多个半圆弧形沟槽终端101，所述竖向直线型沟槽102并排布置，所述一条竖向直线型沟槽102的首端与一个半圆弧形沟槽终端101 —端相连，与其相邻的另一个竖向直线型沟槽102首端与所述半圆弧形沟槽终端101的另一端相连；所述的两个竖向直线型沟槽102和一个半圆弧形沟槽形成独立的沟槽组合，所述每个沟槽组合的两条竖向直线型沟槽102尾端分别通过一个半圆弧形沟槽与其相邻的竖向直线型沟槽102相连；每一个竖向直线型沟槽102和与其首端、尾端相连的两个半圆弧形沟槽形成“S”型。
[0036]多个“S”型的沟槽组合并排设置，所述第一个沟槽组合与最后一个沟槽组合的两根竖向直线型沟槽102相连。第一个沟槽组合与最后一个沟槽组合的两根竖向直线型沟槽102之间设置有两根1/4圆弧形沟槽终端103和横向直线型沟槽104。1/4圆弧形沟槽终端103的半径为相邻两个竖向直线型沟槽102外侧间距加上相邻两个竖向直线型沟槽102内侧间距的一半。两根1/4圆弧形沟槽终端103、横向直线型沟槽104、竖向直线型沟槽102首端相连的半圆弧形沟槽终端101之间的区域为非活性区202。相邻竖向直线型沟槽102之间的区域为活性区201。半圆弧形沟槽终端101的圆心在与其相连的两个竖向直线型沟槽102对的首端中点位置。半圆弧形沟槽终端101的内径为相邻竖向直线型沟槽102之间内侧的间距，所述半圆弧形沟槽终端101的的外径为相邻竖向直线型沟槽102之间外侧的间距。一个半圆弧形沟槽终端101和与其相连的两个竖向直线型沟槽102形成“U”型结构。
[0037]所述竖向直线型沟槽102的宽度为2um。所述各竖向直线型沟槽102的内侧之间的间为lum。所述各个沟槽纵向刻蚀深度为8um。
[0038]实施例5
[0039]S型圆弧形终端沟槽结构包括多个竖向直线型沟槽102和多个半圆弧形沟槽终端101，所述竖向直线型沟槽102并排布置，所述一条竖向直线型沟槽102的首端与一个半圆弧形沟槽终端101 —端相连，与其相邻的另一个竖向直线型沟槽102首端与所述半圆弧形沟槽终端101的另一端相连；所述的两个竖向直线型沟槽102和一个半圆弧形沟槽形成独立的沟槽组合，所述每个沟槽组合的两条竖向直线型沟槽102尾端分别通过一个半圆弧形沟槽与其相邻的竖向直线型沟槽102相连；每一个竖向直线型沟槽102和与其首端、尾端相连的两个半圆弧形沟槽形成“S”型。
[0040]多个“S”型的沟槽组合并排设置，所述第一个沟槽组合与最后一个沟槽组合的两根竖向直线型沟槽102相连。第一个沟槽组合与最后一个沟槽组合的两根竖向直线型沟槽102之间设置有两根1/4圆弧形沟槽终端103和横向直线型沟槽104。1/4圆弧形沟槽终端103的半径为相邻两个竖向直线型沟槽102外侧间距加上相邻两个竖向直线型沟槽102内侧间距的一半。两根1/4圆弧形沟槽终端103、横向直线型沟槽104、竖向直线型沟槽102首端相连的半圆弧形沟槽终端101之间的区域为非活性区202。相邻竖向直线型沟槽102之间的区域为活性区201。半圆弧形沟槽终端101的圆心在与其相连的两个竖向直线型沟槽102对的首端中点位置。半圆弧形沟槽终端101的内径为相邻竖向直线型沟槽102之间内侧的间距，所述半圆弧形沟槽终端101的的外径为相邻竖向直线型沟槽102之间外侧的间距。一个半圆弧形沟槽终端101和与其相连的两个竖向直线型沟槽102形成“U”型结构。
[0041]所述竖向直线型沟槽102的宽度为0.2um。所述各竖向直线型沟槽102的内侧之间的间为10um。所述各个沟槽纵向刻蚀深度为2um。
[0042]实施例6
[0043]S型圆弧形终端沟槽结构包括多个竖向直线型沟槽102和多个半圆弧形沟槽终端101，所述竖向直线型沟槽102并排布置，所述一条竖向直线型沟槽102的首端与一个半圆弧形沟槽终端101 —端相连，与其相邻的另一个竖向直线型沟槽102首端与所述半圆弧形沟槽终端101的另一端相连；所述的两个竖向直线型沟槽102和一个半圆弧形沟槽形成独立的沟槽组合，所述每个沟槽组合的两条竖向直线型沟槽102尾端分别通过一个半圆弧形沟槽与其相邻的竖向直线型沟槽102相连；每一个竖向直线型沟槽102和与其首端、尾端相连的两个半圆弧形沟槽形成“S”型。
[0044]多个“S”型的沟槽组合并排设置，所述第一个沟槽组合与最后一个沟槽组合的两根竖向直线型沟槽102相连。第一个沟槽组合与最后一个沟槽组合的两根竖向直线型沟槽102之间设置有两根1/4圆弧形沟槽终端103和横向直线型沟槽104。1/4圆弧形沟槽终端103的半径为相邻两个竖向直线型沟槽102外侧间距加上相邻两个竖向直线型沟槽102内侧间距的一半。两根1/4圆弧形沟槽终端103、横向直线型沟槽104、竖向直线型沟槽102首端相连的半圆弧形沟槽终端101之间的区域为非活性区202。相邻竖向直线型沟槽102之间的区域为活性区201。半圆弧形沟槽终端101的圆心在与其相连的两个竖向直线型沟槽102对的首端中点位置。半圆弧形沟槽终端101的内径为相邻竖向直线型沟槽102之间内侧的间距，所述半圆弧形沟槽终端101的的外径为相邻竖向直线型沟槽102之间外侧的间距。一个半圆弧形沟槽终端101和与其相连的两个竖向直线型沟槽102形成“U”型结构。
[0045]所述竖向直线型沟槽102的宽度为lum。所述各竖向直线型沟槽102的内侧之间的间为5um。所述各个沟槽纵向刻蚀深度为4um。
[0046]实施例7
[0047]如图所示，为方便说明，将竖向直线型沟槽102分别编号为“1”，“2”...“!!”，“n+1”...，“η”与“n+1”顶相连，“n+1”与“n+2”尾部相连，从而形成收尾相连的“S”型周期结构。相连处均为半圆弧形沟槽结构。假设图案中共有竖向直线型沟槽102数量为“m”，那么“I”与“m”通过1/4圆弧形沟槽终端103及横向直线型沟槽104收尾相连，使得所有沟槽形成闭合。
[0048]值得注意的是，为方便说明，本专利所使用图示中的竖向直线型沟槽102数量较少，而实际使用并不限于此。
【权利要求】
1.一种S型圆弧形终端沟槽结构，其特征在于:包括多个竖向直线型沟槽(102)和多个半圆弧形沟槽终端(101)，所述竖向直线型沟槽(102)并排布置，一条竖向直线型沟槽(102)的首端与一个半圆弧形沟槽终端(101)—端相连，与其相邻的另一个竖向直线型沟槽(102)首端与所述半圆弧形沟槽终端(101)的另一端相连；两个竖向直线型沟槽(102)和一个半圆弧形沟槽形成独立的沟槽组合，所述每个沟槽组合的两条竖向直线型沟槽(102)尾端分别通过一个半圆弧形沟槽与其相邻的竖向直线型沟槽(102)相连；每一个竖向直线型沟槽(102)和与其首端、尾端相连的两个半圆弧形沟槽形成“S”型。
2.根据权利要求1所述的S型圆弧形终端沟槽结构，其特征在于:所述多个“S”型的沟槽组合并排设置，第一个沟槽组合与最后一个沟槽组合的两根竖向直线型沟槽(102)相连。
3.根据权利要求2所述的S型圆弧形终端沟槽结构，其特征在于:所述第一个沟槽组合与最后一个沟槽组合的两根竖向直线型沟槽(102)之间设置有两根1/4圆弧形沟槽终端(103)和横向直线型沟槽(104)。
4.根据权利要求3所述的S型圆弧形终端沟槽结构，其特征在于:所述1/4圆弧形沟槽终端(103)的半径为相邻两个竖向直线型沟槽(102)外侧间距加上相邻两个竖向直线型沟槽(102)内侧间距的一半。
5.根据权利要求4所述的S型圆弧形终端沟槽结构，其特征在于:所述两根1/4圆弧形沟槽终端(103)、横向直线型沟槽(104)、竖向直线型沟槽(102)首端相连的半圆弧形沟槽终端(101)之间的区域为非活性区(202)，所述相邻竖向直线型沟槽(102)之间的区域为活性区(201)。
6.根据权利要求5所述的S型圆弧形终端沟槽结构，其特征在于:所述半圆弧形沟槽终端(101)的圆心在与其相连的两个竖向直线型沟槽(102)的首端中点位置，所述半圆弧形沟槽终端(101)的内径为相邻竖向直线型沟槽(102 )之间内侧的间距，所述半圆弧形沟槽终端(101)的的外径为相邻竖向直线型沟槽(102)之间外侧的间距。
7.根据权利要求6所述的S型圆弧形终端沟槽结构，其特征在于:所述一个半圆弧形沟槽终端(101)和与其相连的两个竖向直线型沟槽(102)形成“U”型结构。
8.根据权利要求7所述的S型圆弧形终端沟槽结构，其特征在于:所述竖向直线型沟槽(102)的宽度为0.2um-2um。
9.根据权利要求8所述的S型圆弧形终端沟槽结构，其特征在于:所述各竖向直线型沟槽(102)的内侧之间的间为lum-10um。
10.根据权利要求9所述的S型圆弧形终端沟槽结构，其特征在于:所述各个沟槽纵向刻蚀深度为2um-8um。
【文档编号】H01L29/06GK204230246SQ201420654431
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】胡强, 王思亮, 张世勇 申请人:中国东方电气集团有限公司