[实用新型]功率半导体器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，特别是涉及一种功率半导体器件。

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，加在器件的漏源极之间，使器件的漏源极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。

实用新型内容

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金属互连线，所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型；所述阱区的底部形成有向上凹进阱区内部的凹陷，所述金属互连线位于所述凹陷的上方，所述阱区内的源区位于第一连线的两侧，所述第一连线为所述凹陷正底部与金属互连线正中的连线。

在其中一个实施例中，所述阱区与所述金属互连线接触的部分的横截面为长条形，两相邻所述栅极的间距方向与所述长条形的延伸方向垂直。

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。

上述功率半导体器件，通过在阱区底部的形成一个向上的小凹陷，使该位置处的阱深小于阱区其它区域的阱深。当功率半导体器件在感性负载电路中关断后，从该凹陷处流进的空穴电流由于到达源极金属(即金属互连线)的路径较短，这些空穴电流就能够直接进入源极金属，故进入源区的可能性减小，使寄生NPN晶体管难以开启，从而增大了器件的雪崩耐量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1是一种传统的功率半导体器件在感性负载电路中关断后元胞结构的空穴电流流动示意图；

图2是一实施例中功率半导体器件在感性负载电路中关断后元胞结构的空穴电流流动示意图；

图3是传统的功率半导体器件的接触孔与源区的接触示意图；

图4是一实施例中功率半导体器件的接触孔与源区的接触示意图；

图5为一实施例中进行终端场限环与有源区注入阻挡结构光刻与刻蚀后有源区的场氧结构俯视图；

图6是P阱注入与扩散后功率半导体器件的元胞结构剖面示意图；