一种功率半导体器件结构制造技术

本发明专利技术提供一种功率半导体器件结构，器件为集成整流管与功率管的槽栅功率器件，在横向截面上形成元胞化排列结构。器件的版图结构采用多种方式排列，包括条形排列与正n边形排列，n≥3，采用条形排列时，排列结构为功率管元胞与整流管元胞循环排列构成；采用正n边形排列时，元胞为简单元胞或复合元胞，简单元胞的排列方式为多个功率管元胞将中心的一个整流管元胞包围，复合元胞的排列方式为多个复合元胞重复排列。简单元胞为功率管元胞或整流管元胞，复合元胞为包含整流管与功率管的元胞。本器件集成化、小型化，减小芯片面积，元胞排列方式灵活多变，有效减小器件漏电流，可应用在多种纵向槽栅器件中。种纵向槽栅器件中。种纵向槽栅器件中。

【技术实现步骤摘要】
一种功率半导体器件结构


[0001]本申请属于半导体功率器件
，涉及一种功率半导体器件结构。

技术介绍

[0002]半导体功率器件的发展历程中，槽栅技术的引入与优化消除了传统平面栅器件的JFET区，极大地降低了器件的比导通电阻，同时其应用也极大地促进了纵向器件的发展。纵向的槽栅器件，以传统Trench VDMOS、分离栅MOS(spilt gate MOSFET，SGT MOS)作为典型代表，具有相当高的功率密度，经常与整流二极管配合使用。整流管也发展出沟槽型的整流管，便于集成化、小型化、减小芯片面积，符合当前集成电路的发展趋势。但沟槽型整流管与纵向沟槽器件的集成使用仍然不够普遍，基于此，本申请提供一种集成沟槽型整流管的常规纵向功率器件及其版图结构。

技术实现思路

[0003]鉴于以上所述现状，本专利技术的目的在于提供常规沟槽功率器件与整流管集成的器件及其版图结构。
[0004]本专利技术技术方案如下：
[0005]一种功率半导体器件结构，所述器件为集成整流管和功率管的槽栅功率器件，在横向截面上形成元胞化排列结构；所述器件的版图结构采用多种方式排列，包括条形排列与正n边形排列，n≥3；
[0006]所述条形排列结构为功率管元胞与整流管元胞循环排列构成，包含条形元胞整流管沟槽1、条形元胞整流管沟槽1两侧的条形元胞功率管沟槽3，条形元胞台面2位于相邻的条形元胞整流管沟槽1和条形元胞功率管沟槽3之间；
[0007]所述正n边形排列，元胞为简单元胞或复合元胞，都包括功率管元胞沟槽、整流管元胞沟槽和元胞台面，每个简单元胞只包含功率管元胞或整流管元胞其中一种，每个复合元胞同时包含功率管元胞和整流管元胞；
[0008]正n边形排列中简单元胞的排列方式为多个功率管元胞将中心的一个整流管元胞包围；
[0009]正n边形排列中复合元胞的排列方式为多个复合元胞重复排列。
[0010]作为优选方式，正n边形排列中简单元胞的排列方式为：一个整流管元胞周围全部为功率管元胞。
[0011]作为优选方式，正n边形排列中简单元胞的排列方式为：在横向或纵向上功率管元胞和整流管元胞交替排列。
[0012]作为优选方式，功率管元胞沟槽、整流管元胞沟槽与元胞台面之间均存在氧化层。
[0013]作为优选方式，所述条形排列结构为一个功率管元胞与一个整流管元胞循环排列；或者为功率管元胞组与一个整流管元胞循环排列，其中一个功率管元胞组包括2个以上的功率管元胞。
[0014]作为优选方式，正n边形复合元胞排列时，横向结构剖面图上相同。
[0015]本专利技术的有益效果为：
[0016]本功率半导体器件集成整流管与功率管，有利于集成化、小型化，减小芯片面积，且具有多种版图排列结构，可根据设计需求进行选择，每种版图排列结构中还可以调整功率管与整流管的数量比，有效减小器件漏电流，可应用在多种纵向槽栅器件中。
附图说明
[0017]图1为实施例1的条形元胞排列示意图。
[0018]图2为实施例2的条形元胞排列示意图。
[0019]图3为实施例3的正方形元胞排列示意图，其中，图3A
‑
图3B为简单元胞排列示意图，图3C为复合元胞排列示意图；
[0020]图4为实施例4的正六边形元胞排列示意图，其中，图4A为简单元胞排列示意图，图4B复合元胞排列示意图；
[0021]图5A
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图5B为实施例2的条形元胞排列的第一种剖面示意图以及俯视图；
[0022]图6A
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图6B为实施例2的条形元胞排列的第二种剖面示意图以及俯视图；
[0023]图7A
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图7B为实施例2的条形元胞排列的第三种剖面示意图以及俯视图；
[0024]图8A
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图8B为实施例2的条形元胞排列的第四种剖面示意图以及俯视图；
[0025]图9为实施例3的正方形元胞示意图，其中，图9A中元胞为复合元胞，图9B中元胞为简单元胞；
[0026]图10A
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图10B为实施例3的正方形简单元胞中功率管元胞的俯视图；
[0027]图11A
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图11C为实施例3的正方形简单元胞中整流管元胞的俯视图；
[0028]图12A
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图12B为实施例3的第一种正方形复合元胞的俯视图以及剖面示意图；
[0029]图13A
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图13B为实施例3的第二种正方形复合元胞的俯视图以及剖面示意图；
[0030]图14A
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图14B为实施例3的第三种正方形复合元胞的俯视图以及剖面示意图；
[0031]图15A
‑
图15B为实施例3的第四种正方形复合元胞的俯视图以及剖面示意图；
[0032]图16为实施例4的正六边形元胞示意图，其中，图16A中元胞为复合元胞，图16B中元胞为简单元胞；
[0033]图17A
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图17B为实施例4的正六边形简单元胞中功率管元胞的俯视图；
[0034]图18A
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图18C为实施例4的正六边形简单元胞中整流管元胞的俯视图；
[0035]图19A
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图19B为实施例4的第一种正六边形复合元胞的剖面示意图以及俯视图；
[0036]图20A
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图20B为实施例4的第二种正六边形复合元胞的剖面示意图以及俯视图；
[0037]图21A
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图21B为实施例4的第三种正六边形复合元胞的剖面示意图以及俯视图；
[0038]图22A
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图22B为实施例4的第四种正六边形复合元胞的剖面示意图以及俯视图；
[0039]附图标记说明
[0040]1‑
条形元胞整流管沟槽，2
‑
条形元胞台面，3
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条形元胞功率管沟槽，400
‑
正方形元胞整流管沟槽，401
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正方形元胞功率管沟槽，402
‑
正方形元胞台面，404
‑
正方形复合元胞，500
‑
正六边形元胞整流管沟槽，501
‑
正六边形元胞功率管沟槽，502
‑
正六边形元胞台面，504
‑
正六边形复合元胞；10
‑
第一导电类型第一衬底，11
‑
第一导电类型第一外延层，21
‑
第一沟槽，22
‑
第一分离栅电极，23
‑
第一控制栅电极，24
‑
第一栅氧化层，25
‑
第二栅氧化层，
26
‑
第二控制栅电极，27
‑
第一P型阱区，28
‑
第一重掺杂N型源区，29
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体器件结构，其特征在于：所述器件为集成整流管和功率管的槽栅功率器件，在横向截面上形成元胞化排列结构；所述器件的版图结构采用多种方式排列，包括条形排列与正n边形排列，n≥3；所述条形排列结构为功率管元胞与整流管元胞循环排列构成，包含条形元胞整流管沟槽(1)、条形元胞整流管沟槽(1)两侧的条形元胞功率管沟槽(3)，条形元胞台面(2)位于相邻的条形元胞整流管沟槽(1)和条形元胞功率管沟槽(3)之间；所述正n边形排列，元胞为简单元胞或复合元胞，都包括功率管元胞沟槽、整流管元胞沟槽和元胞台面，每个简单元胞只包含功率管元胞或整流管元胞其中一种，每个复合元胞同时包含功率管元胞和整流管元胞；正n边形排列中简单元胞的排列方式为多个功率管元胞将中心的一个整流管元胞包围；正n边形排列中复合元胞的排列方式为多个复...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，钟涛，乔明，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：