[發(fā)明專利]一種元胞結(jié)構(gòu)及其制備方法、功率半導(dǎo)體器件及電子設(shè)備

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811340375.7
• 申請(qǐng)日: 2018-11-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111180405A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾丹;史波;肖婷;何昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珠海格力電器股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/48
• 分類號(hào): H01L23/48;H01L23/00;H01L29/06;H01L29/739;H01L21/48;H01L21/331
• 代理公司: 北京同達(dá)信恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

本發(fā)明提供了一種元胞結(jié)構(gòu)及其制備方法、功率半導(dǎo)體器件及電子設(shè)備，該元胞結(jié)構(gòu)基材，設(shè)置在所述基材上的多個(gè)單排排列的溝槽，其中，至少部分所述溝槽內(nèi)設(shè)置有橫向加強(qiáng)側(cè)壁；且所述溝槽的側(cè)壁上設(shè)置有用于將被所述橫向加強(qiáng)側(cè)壁封堵的溝槽與其他溝槽導(dǎo)電連通的缺口。通過(guò)在形成的溝槽中部分增加橫向加強(qiáng)側(cè)壁來(lái)增強(qiáng)整個(gè)元胞結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，并且通過(guò)設(shè)置的缺口使得溝槽導(dǎo)電連通，從而可以在開(kāi)設(shè)比較密集的溝槽，提高功率半導(dǎo)體器件的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種元胞結(jié)構(gòu)及其制備方法、功率半導(dǎo)體器件及電子設(shè)備。

背景技術(shù)

功率半導(dǎo)體器件，廣泛應(yīng)用于各種功率控制電路、驅(qū)動(dòng)電路等電路中。尤其是在各種變頻電機(jī)、光伏逆變及智能電網(wǎng)、新能源汽車、電力機(jī)車牽引驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域有著不可替代的作用。

功率半導(dǎo)體技術(shù)經(jīng)過(guò)數(shù)十年時(shí)間的發(fā)展，IGBT和MOSFET逐步成為當(dāng)今電力電子領(lǐng)域的主流器件。尤其在高電壓、大電流等大功率應(yīng)用場(chǎng)景中，IGBT幾乎占據(jù)了絕對(duì)的主導(dǎo)地位。廣泛應(yīng)用于各種功率控制電路、驅(qū)動(dòng)電路等電路中。尤其是在各種變頻電機(jī)、光伏逆變及智能電網(wǎng)、新能源汽車、電力機(jī)車牽引驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域有著不可替代的作用。

當(dāng)前最先進(jìn)的IGBT技術(shù)莫過(guò)于溝槽型場(chǎng)終止IGBT技術(shù)(Trench FS-IGBT)，采用此種技術(shù)生產(chǎn)的IGBT器件通常都需要嚴(yán)格控制整個(gè)芯片的厚度，一般的，650V電壓的FS-IGBT，厚度在60～80um左右。

功率半導(dǎo)體器件一般通過(guò)半導(dǎo)體制程技術(shù)制作在硅晶圓上，然后再進(jìn)行劃片切割，打線封裝等步驟，最終形成封裝完成的成品器件。與其他的功率半導(dǎo)體器件相比，IGBT器件的厚度非常的薄，以至于一片IGBT晶圓拿在手上會(huì)像一張紙拿在手上一樣的自然彎曲下垂。要對(duì)如此薄的器件進(jìn)行封裝，其難度可想而知。然而隨著半導(dǎo)體制程設(shè)備性能以及制程技術(shù)水平的提升，IGBT器件的電流密度也在進(jìn)一步的提升。因此，元胞區(qū)的溝槽密度也隨之增加，由此帶來(lái)的封裝難度的提升也非常的明顯。

IGBT器件完成全部生產(chǎn)制程之后，從上向下俯視觀察，元胞區(qū)1可分為發(fā)射極(Emitter)打線區(qū)和柵極(Gate)打線區(qū)，如圖1所示。隨著溝槽2密度的增加，在發(fā)射極打線區(qū)底部承受打線壓力的硅也就會(huì)越來(lái)越少，硅結(jié)構(gòu)能夠承受的來(lái)自打線的應(yīng)力也就越來(lái)越小。因此，打線就可能造成更大的損傷，當(dāng)損傷超過(guò)一定的限度，就會(huì)出現(xiàn)器件的失效，可能是電性參數(shù)的失效，也可能是可靠性的失效等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種元胞結(jié)構(gòu)及其制備方法、功率半導(dǎo)體器件及電子設(shè)備，用以提高功率半導(dǎo)體器件的性能。

本發(fā)明提供了一種元胞結(jié)構(gòu)，該元胞結(jié)構(gòu)基材，設(shè)置在所述基材上的多個(gè)單排排列的溝槽，其中，至少部分所述溝槽內(nèi)設(shè)置有橫向加強(qiáng)側(cè)壁；且所述溝槽的側(cè)壁上設(shè)置有用于將被所述橫向加強(qiáng)側(cè)壁封堵的溝槽與其他溝槽導(dǎo)電連通的缺口。通過(guò)在形成的溝槽中部分增加橫向加強(qiáng)側(cè)壁來(lái)增強(qiáng)整個(gè)元胞結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，并且通過(guò)設(shè)置的缺口使得溝槽導(dǎo)電連通，從而可以在開(kāi)設(shè)比較密集的溝槽，提高功率半導(dǎo)體器件的性能。

在具體設(shè)置時(shí)，所述設(shè)置有橫向加強(qiáng)側(cè)壁的溝槽內(nèi)設(shè)置有多個(gè)橫向加強(qiáng)側(cè)壁，且任意兩個(gè)橫向加強(qiáng)側(cè)壁之間的溝槽的槽壁中至少一個(gè)側(cè)壁上設(shè)置有所述缺口。通過(guò)將兩個(gè)溝槽連通，以實(shí)現(xiàn)溝槽的導(dǎo)電連通。

在具體設(shè)置時(shí)，所述設(shè)置有橫向加強(qiáng)側(cè)壁的溝槽中，任意相鄰的兩個(gè)溝槽中，至少有一個(gè)橫向加強(qiáng)側(cè)壁與所述兩個(gè)溝槽的公用側(cè)壁形成十字形結(jié)構(gòu)。更進(jìn)一步的增加整個(gè)元胞結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

在具體設(shè)置橫向加強(qiáng)側(cè)壁時(shí)，多個(gè)所述橫向加強(qiáng)側(cè)壁排列成多行；且每行包括多個(gè)間隔設(shè)置的橫向加強(qiáng)側(cè)壁；其中，所述多行橫向加強(qiáng)側(cè)壁沿豎直方向上依次想錯(cuò)。從而增強(qiáng)整個(gè)元胞結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

在具體設(shè)置時(shí)，所述橫向加強(qiáng)側(cè)壁與所述溝槽的側(cè)壁為一體結(jié)構(gòu)。從而增強(qiáng)整個(gè)元胞結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

在具體設(shè)置時(shí)，所述橫向加強(qiáng)側(cè)壁的高度與所述溝槽的側(cè)壁的高度相同。方便了制備。