[发明专利]功率半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种功率半导体器件，还涉及一种功率半导体器件的制造方法。

背景技术

现代电子电路由于使用环境和使用条件的特殊性，对功率半导体器件的可靠性要求越来越高。功率半导体器件(功率VDMOS、功率IGBT等)由于使用的需要，常常接在感性负载电路中。在器件关断时，感性负载上的电感能够产生负载电路所加电源电压两倍大小的电压，加在器件的漏源区之间，使器件的漏源区之间承受很大的电流冲击。当漏极电压增加且无法被夹断时器件就进入雪崩区，此时的漏-体二极管将产生电流载流子，所有的漏极电流(雪崩电流)将通过漏-体二极管并且受控于电感负载。如果流向体区的电流足够大，它将导通寄生晶体管，使器件产生雪崩击穿，器件可能被烧毁而永久失效。

因此，迫切需要增大器件的雪崩耐量(EAS)，以使器件能工作在感性负载电路中。传统的增大器件雪崩耐量的方法有：1.增大P阱注入剂量；2.N+注入后再一次进行P+注入；3.增加元胞个数；4.接触孔刻蚀后进行P+注入。前两种方法是通过减小体区电阻，使寄生NPN晶体管的PN结两端的电压低于PN结的开启电压而使寄生晶体管难以导通，从而消除雪崩击穿。第三种方法是通过增大器件的工作电流，从而增大雪崩耐量。第四种方法是改善接触电阻以增大雪崩耐量。但以上方法存在以下缺点：

1、增大P阱注入剂量虽然能增大雪崩耐量，但会增大开启电压VTH，更严重的是会增大导通电阻Rdon，使器件的温升增大，从而使器件的可靠性降低。

2、N+注入后再一次进行P+注入也会增大开启电压VTH，并且增大导通电阻Rdon，使器件的温升增大，从而使器件的可靠性降低。原因是该次P+注入时注入的杂质硼离子紧挨着器件的沟道，在后续的扩散工艺中硼离子会扩散到沟道中，从而增大开启电压VTH，并且增大导通电阻Rdon。

3、增加元胞个数会使芯片的面积增大，从而增大制造成本。

4、接触孔刻蚀后进行P+注入虽然会改善器件中个别元胞接触不良所引起的器件烧毁的情况，但由于一般而言接触孔大小的有限性，通过接触孔注入的P型杂质的区域不够大，对器件体区电阻Rb的减小是有限的，使雪崩耐量的提高幅度不够大，故这种方法提高器件雪崩耐量的效率不高。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高雪崩耐量的功率半导体器件。

一种功率半导体器件，所述功率半导体器件的元胞结构包括第一导电类型的衬底、所述衬底上的第二导电类型的阱区、所述阱区内的第一导电类型的源区、所述阱区上方的栅极、以及所述阱区上与所述阱区和源区连接的源极金属，所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型；其特征在于，所述阱区包括表面的第一结构和第二结构，所述第一结构由多个朝第一方向延伸、沿第二方向排列的图案组成，所述第二结构沿所述第二方向延伸从而连接各所述第一结构的图案，所述第一方向为所述栅极之间的间距方向，所述第二方向垂直于所述第一方向；所述第二结构与所述源极金属直接接触。

在其中一个实施例中，所述第一结构由多个相互平行、沿第二方向排列的矩形组成，所述矩形的一组对边朝所述第一方向延伸，另一组对边朝所述第二方向延伸。

在其中一个实施例中，所述第二结构在所述第一方向上的宽度小于所述源极金属在所述第一方向上的宽度。

在其中一个实施例中，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。

在其中一个实施例中，还包括形成于所述衬底上的第一导电类型的漂移区，所述阱区形成于所述漂移区内。

在其中一个实施例中，所述功率半导体器件是垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管或绝缘栅双极型晶体管。

还有必要提供一种功率半导体器件的制造方法。

一种功率半导体器件的制造方法，包括进行源区注入的步骤，其特征在于，所述进行源区注入的步骤中的源区光刻胶包括第一结构和第二结构，所述第一结构由多个朝第一方向延伸、沿第二方向排列的图案组成，所述第二结构沿所述第二方向延伸从而连接各所述图案，所述第一方向为所述功率半导体器件栅极之间的间距方向，所述第二方向垂直于所述第一方向。

在其中一个实施例中，所述第一结构由多个相互平行、沿第二方向排列的矩形组成，所述矩形的一组对边朝所述第一方向延伸，另一组对边朝所述第二方向延伸。

在其中一个实施例中，所述进行源区注入的步骤之后还包括光刻和刻蚀接触孔的步骤，所述第二结构在晶圆表面的正投影位于刻蚀出的接触孔在晶圆表面的正投影内。