[发明专利]功率半导体器件的测试结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种功率半导体器件的测试结构及其制造方法。

背景技术

在功率器件半导体的制造工艺过程中，一般先在半导体衬底上形成沟槽阵列，接着在沟槽阵列区域进行体注入形成体注入层，然后体注入层内进行源极注入形成源极注入层。体注入和源极注入中注入的能量和注入浓度，包括其后的热工艺过程等都会对功率半导体器件的性能产生极大的影响，体注入和源极注入以及其后的热工艺过程是形成沟道的关键工艺，因此，在制造过程中需要对体注入和源极注入以及热工艺过程的综合状况进行监测。

为了实现监控，一般需要在制造过程中形成用于模拟体注入和源极注入状况的功率半导体器件的测试结构。所述功率半导体器件的测试结构目前有2种：条状测试结构和桥状测试结构。如图1所示，条状测试结构中包含体注入区1、体注入区1内形成有源极注入区2和2个接触孔3，源极注入区2呈条状，2个接触孔3分别位于条状的源极注入区2的两端，接触孔3内填充有金属，接触孔3的上面形成金属层，金属层是所述测试结构的接触电极。如图2所示，桥状测试结构中同样包含体注入区4，体注入区4内形成有源极注入区5和4个接触孔6，源极注入区5为正方形，4个接触孔6分别位于所述正方形的4个角的旁边。接触孔6内填充有金属，接触孔的上面形成金属层，金属层是所述测试结构的接触电极。

请参考图3，其为现有技术的功率半导体器件的测试结构的截面图。如图3所示，无论是条状测试结构还是桥状测试结构，从截面上看都有2个接触孔9，2个接触孔9分别位于源极注入区8的两端，接触电极10通过接触孔9与体注入区7导通。在所述功率半导体器件的测试结构中，可测试的参数是体注入层和源极注入层之间的夹层电阻（R_pinch），夹层电阻（R_pinch）能够反映体注入和源极注入后的功率半导体器件的性能。测量夹层电阻（R_pinch）的过程如下：在接触电极10上注入电流（I），测量两个接触电极10上的电压（V1和V2），之后通过以下公式计算夹层电阻（R_pinch)：

R_pinch=(V2-V1)/(I*sqr.)；

其中，sqr.为夹层电阻的方块数。为了方便测量，通常通过接地的方式将其中一个接触电极10的电压调整为0。如图3所示，其中一个接触电极10接地，V1=0，只需要测量V2就可以得到夹层电阻（R_pinch)。

随着半导体制造技术的发展，半导体器件的集成度不断提高，单位面积中的半导体器件的数量不断增加。相对于功率半导体器件而言，其表征为沟槽阵列数的增加，沟槽的间距的不断缩小。当沟槽的间距从32微米较小到2.4微米并进一步收缩至1.2微米甚至更小时，相邻单元之间的寄生效应造成的影响是无法忽视的。然而，上述两种测试结构都没有考虑相邻单元之间的寄生效应，都无法模拟出真实的器件性能。

因此，如何解决现有的功率半导体器件的测试结构无法准确模拟体注入和源极注入后的功率半导体器件的性能成为当前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功率半导体器件的测试结构及其制造方法，以解决现有的功率半导体器件的测试结构不能准确模拟功率半导体器件体注入和源极注入后的性能的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种功率半导体器件的测试结构，用于监测体注入和源极注入后的功率半导体器件的性能，所述功率半导体器件的测试结构包括：半导体衬底；形成于所述半导体衬底中的沟槽；形成于所述半导体衬底上的体注入区；形成于所述体注入区内的多个源极注入区和多个接触孔；形成于所述接触孔上的金属层；其中，所述源极注入区与所述接触孔间隔设置。

优选的，在所述的功率半导体器件的测试结构中，所述源极注入区与所述接触孔呈阵列排列。

优选的，在所述的功率半导体器件的测试结构中，所述沟槽的形状为回字形。

优选的，在所述的功率半导体器件的测试结构中，所述源极注入区与所述沟槽接触；

或所述源极注入区延伸出所述体注入区且延伸的宽度不超过沟槽宽度的一半。

优选的，在所述的功率半导体器件的测试结构中，还包括形成于所述沟槽内的栅氧化层和多晶硅层；

及形成于所述体注入区上面的介质层，所述介质层覆盖所述源极注入区。

本发明还提供了一种功率半导体器件的测试结构的制造方法，所述功率半导体器件的测试结构的制造方法包括：

提供一半导体衬底；