CN114242716A - 深沟道型功率器件版图结构、半导体功率器件及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种深沟道型功率器件版图结构、半导体功率器件及电子设备。该深沟道型功率器件版图结构包括版图单元，所述版图单元上包括多条间隔设置的沟道和连接通道，所述沟道和连接通道均为之字形。本发明巧妙地结合了闭孔结构和条纹设计的优点，既避开了闭孔结构的电耦不平衡问题，又有效地增加了MOS管的有效沟道长度，从而使得在相同胞元密度的情况下，导通电阻优于传统条纹形式的沟道设计。

Description

深沟道型功率器件版图结构、半导体功率器件及电子设备
技术领域
本发明涉及半导体功率器件技术领域，特别是涉及一种深沟道型功率器件版图结构、半导体功率器件及电子设备。
背景技术
和传统的功率半导体器件相比，深沟槽MOSFET(分立栅型MOSFET)具有更好的品质因数(FOM)。由于采用电藕平衡设计，分立栅型MOSFET功率半导体器件能够同时实现低导通电阻(Rdson)和低反向传输电容(Crss)，从而能够降低系统的导通损耗和开关损耗，提高电子产品的使用效率。
图1给出了常见深沟道MOSFET截面的两种形式，其中包括屏蔽栅氧化层A和栅氧化层B。沟道中的屏蔽栅氧化层A横向耗尽漂移区域的电荷，从而达到电偶平衡。沟道间的漂移层要保持一个固定的宽度以提供电偶平恒所需电荷。因此在版图(见图2)上通常采取条纹设计(stripe cell)的沟道设计以实现电耦平衡。
随着对器件性能要求越来越高，元胞密度越来越大，尤其对中高压的分立栅结构，沟槽深度也越来越深，条纹设计(stripe cell)加剧了晶圆的翘曲，深沟道MOSFET的制备难度也相应增加，对器件后期的性能、良率和可靠性都造成较大影响而现有的闭孔结构(close-cell)并不能用于分立栅MOSFET，因为无法在元胞中两个屏蔽栅氧化层之间保证漂移区域的宽度，以支持足够的电耦平衡。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种深沟道型功率器件版图结构、半导体功率器件及电子设备，能够在不破坏电耦平衡的情况下提高有效沟道长度，进一步降低导通电阻。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种深沟道型功率器件版图结构，包括版图单元，所述版图单元上包括多条间隔设置的沟道和连接通道，所述沟道和连接通道均为之字形；所述沟道包括多个间隔设置且首尾相连的第一子沟道和第二子沟道，所述第一子沟道沿第一方向排布，所述第二子沟道沿第二方向排布，所述连接通道包括多个间隔设置且首尾相连的第一连接子通道和第二连接子通道，所述第一连接子通道沿第一方向排布，所述第二连接子通道沿第二方向排布，所述第一方向和第二方向之间存在夹角。
所述第一子沟道的长度和第二子沟道的长度相等，所述第一连接子通道的长度和第二连接子通道的长度相等。
所述第一子沟道的长度与所述第一连接子通道的长度相等。
所述第一方向和第二方向的夹角为90°。
所述沟道和连接通道之间设置有间隙。
任意两条相邻的沟道之间的间距与任意两条相邻的连接通道的间距相等。
所述沟道和连接通道之间设置有间隙。
一种半导体功率器件，包括器件本体，所述器件本体具有上述的深沟道型功率器件版图结构。
一种电子设备，包括上述的半导体功率器件。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明巧妙地结合了闭孔结构和条纹设计的优点，既避开了闭孔结构的电耦不平衡问题，又有效地增加了MOS管的有效沟道长度，从而使得在相同胞元密度的情况下，导通电阻优于传统条纹形式的沟道设计。另外，由于本发明的版图结构的沟道方向不是单纯的一个方向，而是两个方向的结合，因此可以缓解晶圆翘曲，提高器件成品率，对后期成品的可靠性也会有改善。
附图说明
图1是现有技术深沟道功率器件的截面示意图
图2是现有技术中深沟道型功率器件的版图结构示意图；
图3是本发明实施方式的版图结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种深沟道型功率器件版图结构，如图3所示，该深沟道型功率器件版图结构包括版图单元1，所述版图单元1上包括多条间隔设置的沟道2和连接通道3，所述沟道2和连接通道3均为之字形。
本实施方式中的沟道2包括多个间隔连接的第一子沟道和第二子沟道，所述第一子沟道沿X方向排布，所述第二子沟道沿Y方向排布，所述连接通道包括多个间隔连接的第一连接子通道和第二连接子通道，所述第一连接子通道沿X方向排布，所述第二连接子通道沿Y方向排布。本实施方式中，X方向和Y方向相互垂直。这种沟道分布可以使得任意两个子沟道之间相互制约，均衡应力分布，改善晶圆翘曲的问题，以提升晶圆良率同时减少碎片率。
本实施方式采用之字形结构的沟道2和连接通道3，由于第一子沟道和第一连接子通道均是沿X方向排布，第二子沟道和第二连接子通道均是沿Y方向排布，因此其具有条纹设计的优点，同时由于第一子沟道2和第二子沟道3是X方向和Y方向的结合，由于在两个方向上均有沟道，且相邻的沟道能够将X方向或Y方向的连接通道3包围，从而实现了闭孔结构的优点。
综上，本发明巧妙地结合了闭孔结构和条纹设计的优点，既避开了闭孔结构的电耦不平衡问题，又有效地增加了MOS管的有效沟道长度，从而使得在相同胞元密度的情况下，导通电阻优于传统条纹形式的沟道设计。另外，由于本发明的版图结构的沟道方向不是单纯的一个方向，而是两个方向的结合，因此可以缓解晶圆翘曲，提高器件成品率，对后期成品的可靠性也会有改善。
在本实施方式中，如图3所示，所述第一子沟道的长度和第二子沟道的长度相等，所述第一连接子通道的长度和第二连接子通道的长度相等。所述第一子沟道的长度与所述第一连接子通道的长度相等。
需要说明的是，第一子沟道、第二子沟道、第一连接子通道和第二连接子通道也可以是不相等的，当第一子沟道、第二子沟道、第一连接子通道和第二连接子通道也可以是不相等时，可以通过沟道和连接通道之间设置的间隙调整位置，从而确保版图能够呈现之字形结构。
此外，任意两条相邻的沟道2之间的间距与任意两条相邻的连接通道3的间距相等，如此可以优化版图单元1的沟道结构功能实现，满足使用需求。
基于同样的思路，本发明实施方式还可以提供一种半导体功率器件，这种半导体功率器件包括器件本体，该器件本体具有上述任一实施方式的深沟道型功率器件版图结构，具备上述深沟道型功率器件版图结构的所有有益效果。其中器件本体的内部结构可以是现有技术中的任何一种深沟道电耦平衡MOSFET。
进一步地，本发明实施方式还可以提供一种电子设备，该电子设备可以包括上述半导体功率器件。

Claims (8)

1.一种深沟道型功率器件版图结构，其特征在于，包括版图单元，所述版图单元上包括多条间隔设置的沟道和连接通道，所述沟道和连接通道均为之字形；所述沟道包括多个间隔设置且首尾相连的第一子沟道和第二子沟道，所述第一子沟道沿第一方向排布，所述第二子沟道沿第二方向排布，所述连接通道包括多个间隔设置且首尾相连的第一连接子通道和第二连接子通道，所述第一连接子通道沿第一方向排布，所述第二连接子通道沿第二方向排布，所述第一方向和第二方向之间存在夹角。
2.根据权利要求1所述的深沟道型功率器件版图结构，其特征在于，所述第一子沟道的长度和第二子沟道的长度相等，所述第一连接子通道的长度和第二连接子通道的长度相等。
3.根据权利要求2所述的深沟道型功率器件版图结构，其特征在于，所述第一子沟道的长度与所述第一连接子通道的长度相等。
4.根据权利要求1所述的深沟道型功率器件版图结构，其特征在于，所述第一方向和第二方向的夹角为90°。
5.根据权利要求1所述的深沟道型功率器件版图结构，其特征在于，所述沟道和连接通道之间设置有间隙。
6.根据权利要求1所述的深沟道型功率器件版图结构，其特征在于，任意两条相邻的沟道之间的间距与任意两条相邻的连接通道的间距相等。
7.一种半导体功率器件，其特征在于，包括器件本体，所述器件本体具有如权利要求1-6中任一所述的深沟道型功率器件版图结构。
8.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求7所述的半导体功率器件。
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