[實(shí)用新型]一種可控柵極電容的功率器件結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202122903864.2
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號: CN216450650U
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬克強(qiáng);王思亮;胡強(qiáng);蔣興莉
• 申請（專利權(quán)）人: 成都森未科技有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蘇丹

本申請涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是一種可控柵極電容的功率器件結(jié)構(gòu)，包括襯底，所述襯底的底部設(shè)置有注入層，所述襯底的上部設(shè)置有第一層溝槽和第二層溝槽，所述第一層溝槽和第二層溝槽形成雙層包圍的溝槽結(jié)構(gòu)，所述第一層溝槽為連接?xùn)艠O的溝槽，第二層溝槽是連接發(fā)射極的溝槽，第一層溝槽圍成矩形區(qū)域，所述第二層溝槽圍成一個橫向尺寸為a，縱向尺寸為b的矩形區(qū)域，第二溝槽圍成的矩形區(qū)域位于第一溝槽圍成的矩形區(qū)域之內(nèi)。本申請通過雙層溝槽的設(shè)計，得到可以調(diào)節(jié)電容比例的橫向尺寸a和縱向尺寸b，在不增加導(dǎo)通壓降的前提下降低開關(guān)損耗，提高功率器件開關(guān)頻率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是一種可控柵極電容的功率器件結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

功率器件向著更高頻更高電流密度的方向發(fā)展。更高的電流密度需要更密集的溝槽，更密集的溝槽帶來電流密度提升的同時也帶來了更大的柵極電容，這包括柵極與集電極之間的電容Cgc，電容Cgc的增大帶來了開關(guān)時間的延遲，導(dǎo)致了更多的開關(guān)損耗，本發(fā)明所涉及的結(jié)構(gòu)通過調(diào)節(jié)a與b的尺寸，可以調(diào)節(jié)Cge的占比。同時可以調(diào)節(jié)浮空區(qū)域在整個芯片中的占比，在不增加導(dǎo)通壓降的前提下降低開關(guān)損耗，提高功率器件開關(guān)頻率。

發(fā)明內(nèi)容

為了在不增加導(dǎo)通電壓的前提下降低開關(guān)損耗，提高功率器件開關(guān)頻率，現(xiàn)在特別提出一種可控柵極電容的功率器件結(jié)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本申請的技術(shù)方案如下：

一種可控柵極電容的功率器件結(jié)構(gòu)，包括襯底，所述襯底的底部設(shè)置有注入層，所述襯底的上部設(shè)置有第一層溝槽和第二層溝槽，所述第一層溝槽和第二層溝槽形成雙層包圍的溝槽結(jié)構(gòu)，所述第一層溝槽為連接?xùn)艠O的溝槽，第二層溝槽是連接發(fā)射極的溝槽，第一層溝槽圍成矩形區(qū)域，所述第二層溝槽圍成一個橫向尺寸為a，縱向尺寸為b的矩形區(qū)域，第二溝槽圍成的矩形區(qū)域位于第一溝槽圍成的矩形區(qū)域之內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述第一層溝槽內(nèi)和第一層溝槽到第二層溝槽之間均設(shè)置有設(shè)有形成發(fā)射區(qū)的N+區(qū)，其導(dǎo)電類型為第一導(dǎo)電類型；第二層溝槽圍成的矩形區(qū)域沒有N+區(qū)，并且該區(qū)域內(nèi)沒有與發(fā)射極相連的接觸孔，此區(qū)域被稱為絕對的浮空區(qū)域。

進(jìn)一步地，所述第一層溝槽包括兩個平行的溝槽，兩個平行的溝槽之間設(shè)有與發(fā)射極接觸孔相連的第一P型重?fù)诫s區(qū)，在第一P型重?fù)诫s區(qū)下部為濃度低于第一P型重?fù)诫s區(qū)的第二P型重?fù)诫s區(qū)，第一P型重?fù)诫s區(qū)和第二P型重?fù)诫s區(qū)的導(dǎo)電類型為第二導(dǎo)電類型。

進(jìn)一步地，所述第二層溝槽為單列溝槽，其中橫向溝槽上設(shè)有與發(fā)射極相連的接觸孔。其中橫向尺寸a可為短邊，縱向尺寸b可為長邊。

第二層溝槽圍起來的區(qū)域AA’方向上長度為a，BB’方向上的長度為b，通過調(diào)節(jié)a與b的尺寸可以調(diào)節(jié)Cge的占比。同時可以調(diào)節(jié)浮空區(qū)域在整個芯片中的占比，在不增加導(dǎo)通壓降的前提下降低開關(guān)損耗，提高功率器件開關(guān)頻率。

進(jìn)一步地，第一層溝槽圍成矩形區(qū)域縱向尺寸為10um-50um，橫向尺寸為5um-15um。

進(jìn)一步地，a和b的比例范圍值a/b為1/1至1/10。

進(jìn)一步地，所述第一層溝槽為柵極溝槽，所述第二層溝槽為發(fā)射極溝槽。

本申請的優(yōu)點(diǎn)為：

本申請通過雙層溝槽的設(shè)計，得到可以調(diào)節(jié)電容比例的橫向尺寸a和縱向尺寸b，在不增加導(dǎo)通壓降的前提下降低開關(guān)損耗，提高功率器件開關(guān)頻率。a可以在5-15um范圍內(nèi)任意取值，但其值在b取值前必須固定一個值,當(dāng)a/b取值較小時，會有更多的溝槽連接發(fā)射極，Cge占整個芯片的電容比例會升高，當(dāng)a/b取值較大時，連接發(fā)射極的溝槽占比會下降，連接發(fā)射極Cge占整個芯片的電容比例會降低。

附圖說明

圖1是一種可控柵極電容的功率器件結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)圖。