[发明专利]一种超级结深沟槽结构

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及功率半导体器件，具体涉及一种超级结深沟槽结构。

背景技术

超级结功率器件是一种发展迅速、应用广泛的新型功率半导体器件。它是在普通双扩散金属氧化物半导体（DMOS）的基础上，通过引入超级结（Super Junction）结构，除了具备DMOS输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、易电压控制、热稳定好、驱动电路简单、易于集成等特点外，还克服了DMOS的导通电阻随着击穿电压成2.5次方关系增加的缺点。目前超级结DMOS已广泛应用于面向个人电脑、笔记本电脑、上网本、手机、照明（高压气体放电灯）产品以及电视机（液晶或等离子电视机）和游戏机等消费电子产品的电源或适配器。

目前超级结功率器件的制备工艺主要分成两大类，一种是利用多次外延和注入的方式在N型外延衬底上形成P柱；另外一种是利用深沟槽刻蚀加P柱填充的方式形成。

在利用深沟槽加P柱填充方式制备超级结的工艺中，在芯片终端转角处，由于深沟槽内晶向逐渐变化导致外延填充出现缝隙或者空洞，而在芯片中心区域则没有空洞或缺陷存在(参见图1)。终端转角处出现的空洞或者缝隙可能会导致超级结中的P型和N型电荷匹配不平衡，进而导致器件漏电增加或者击穿电压软击穿。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种新的超级结深沟槽结构，通过改善芯片拐角处沟槽形状，从而优化沟槽内填充出现的空洞所带来的负面影响。

为解决上述技术问题，本发明提供一种超级结深沟槽结构，所述超级结深沟槽包括原胞区和终端区；所述原胞区内的多个沟槽的形状均为条形，并且相邻沟槽的间距相等；所述终端区由两部分构成，一部分是终端区的四边，该终端区的四边内的沟槽形状为条形，另一部分是终端区的拐角处，该终端区的拐角处内的多个沟槽的形状为分离的四边形。

所述终端区的拐角处由多个独立的四边形构成，每个四边形的四条边位置要与相邻的终端区内的条形沟槽的边水平或者垂直。

所述终端区的拐角处的四边形沟槽的长和宽是相等的，或者是不等的；相邻四边形沟槽的间距是相同的，或者是不同的。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明主要是针对超级结深沟槽设计，通过优化终端区拐角处沟槽设计，由各自独立的分离的四边形组合而成，而在原胞区内及其它非角落处，则保持正常匹配尺寸。利用该设计优化，可以改善制造工艺本身不可避免的工艺缺陷，能够避免拐角处空洞的出现，从而提高击穿电压，优化器件的电特性。

附图说明

图1是采用传统的利用深沟槽刻蚀加P柱填充方式制备超级结的工艺方法形成的芯片终端转角处出现缝隙或者空洞的示意图；

图2是本发明一种超级结深沟槽的结构示意图。

图中附图标记说明如下：

1A、1B、1C、1D、1E、1F为沟槽(即原胞区内的沟槽)，2A、2B、2C、2D为沟槽(即终端区内的条形沟槽)，3A、3B、3C、3D、3E、3F为沟槽(即终端区拐角处内的四边形沟槽)。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

如图1所述，本发明的一种超级结深沟槽结构，包括两部分，一部分是原胞区，另一部分是终端区。原胞区内的多个沟槽（如图1所示，沟槽1A、沟槽1B、沟槽1C、沟槽1D、沟槽1E、沟槽1F）的形状均为条形，并且相邻沟槽的间距相等（例如，沟槽1A和沟槽1B的间距与沟槽1B和沟槽1C的间距相等）；终端区由两部分构成，一部分是终端区的四边，该终端区的四边内的沟槽（如图1所示，沟槽2A、沟槽2B、沟槽2C、沟槽2D）的形状为条形，另一部分是终端区的拐角处，该终端区的拐角处内的多个沟槽（沟槽3A、沟槽3B、沟槽3C、沟槽3D、沟槽3E、沟槽3F）的形状为分离的四边形。终端区拐角处内的多个沟槽由多个独立的四边形构成，四边形的四条边位置要与相邻的终端区内的条形沟槽（即沟槽2A、沟槽2B、沟槽2C、沟槽2D）的边水平或者垂直，这样利于外延单晶硅的填充。终端区拐角处的四边形沟槽的长和宽可以相等，也可以不等，即每个四边形沟槽（沟槽3A、沟槽3B、沟槽3C、沟槽3D、沟槽3E、沟槽3F）分别可以是正方形，也可以是长方形；各个四边形沟槽的尺寸（长和宽）可以相等，也可以不等，例如，沟槽3A与沟槽3B的尺寸（长和宽）可以相等，也可以不等；沟槽3C与沟槽3D的尺寸（长和宽）可以相等，也可以不等。相邻四边形沟槽的间距可以相同，也可以不同，例如，沟槽3A和沟槽3B的间距与沟槽3B和沟槽3C的间距可以相同，也可以不同。

本发明主要是针对深沟槽加P柱填充方式制备具有超级结功率器件的设计优化。通过优化终端区拐角处沟槽设计，由各自独立的分离的四边形沟槽构成超级结终端拐角处的区域，而在原胞区内及其它非角落处，则保持正常匹配尺寸。利用该设计优化，可以改善制造工艺本身不可避免的工艺缺陷，优化器件的电特性，特别是击穿电压的提高。