[发明专利]功率器件套刻偏差电性测量结构及方法

说明书

本发明提供了一种功率器件套刻偏差电性测量结构及方法，结构包括：具有第一导电类型的衬底；形成于衬底中且相互平行的第一沟槽栅和第二沟槽栅；具有第二导电类型的阱区，形成于第一沟槽栅和第二沟槽栅之间的衬底表面；具有第一导电类型的源区，形成于阱区表面；连接源区的接触结构；接触结构在衬底表面的投影位于第一沟槽栅和第二沟槽栅在衬底表面的投影之间，且分别具有不同的第一间距的第二间距。本发明设置与接触结构具有不同间距的第一沟槽栅和第二沟槽栅，通过计算其与标准量测阈值电压的差值，得到标准阈值电压对应的套刻对准值，通过电性测试方法测量套刻偏差，相比光刻套刻量测具有更高的精度，也有助于器件仿真设计及工艺规格的设定。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种功率器件套刻偏差电性测量结构及方法。

背景技术

在IGBT等功率器件中，通过引入沟槽栅(trench-gate)结构以获得垂直的沟道区，可以降低器件开关损耗，提升器件性能。对于具有沟槽栅结构的功率器件，连接沟槽栅两侧源区的沟槽型接触(trench contact)结构相对于沟槽栅的套刻对准(overlay)精度对于器件性能具有重要影响。这是由于接触结构的沟槽刻蚀后，为了降低接触电阻，在沟槽底部要进行离子注入。一旦接触结构相对于沟槽栅的套刻对准(overlay shift)偏离较大，接触结构底部的离子注入区域过于接近沟槽栅，就会使功率器件的阈值电压(V_th)出现偏移，导致器件性能下降，甚至失效。

目前，对于接触结构相对于沟槽栅的套刻对准精度的控制一般通过线上光刻过程中对于该层光刻套刻对准精度的实时监控实现。然而，对于光刻套刻对准精度的实时监控受限于光刻设备的分辨率和工艺能力，已很难满足器件设计中不断提升的对于该层套刻对准的精度要求。此外，借助TCAD的器件仿真设计需要基于大量实验数据，为了使仿真工具模型能够体现现场产线的工艺特征，也需要收集关于阈值电压随套刻对准值变化而偏移的大量数据。

因此，有必要提出一种新的功率器件套刻偏差电性测量结构及方法，解决上述问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种功率器件套刻偏差电性测量结构及方法，用于解决现有技术中无法精确表征接触结构相对于沟槽栅的套刻偏差的问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种功率器件套刻偏差电性测量结构，其特征在于，包括：

具有第一导电类型的衬底；

形成于所述衬底中的第一沟槽栅和第二沟槽栅，所述第一沟槽栅和所述第二沟槽栅相互平行；

具有第二导电类型的阱区，其形成于所述衬底位于所述第一沟槽栅和所述第二沟槽栅之间的表面区域；

具有第一导电类型的源区，其形成于所述阱区的表面区域；

形成于所述衬底上的接触结构，其连接所述源区；

所述接触结构在所述衬底表面的投影位于所述第一沟槽栅和所述第二沟槽栅在所述衬底表面的投影之间；所述接触结构与所述第一沟槽栅在所述衬底表面的投影具有第一间距；所述接触结构与所述第二沟槽栅在所述衬底表面的投影具有不同于所述第一间距的第二间距。

作为本发明的一种可选方案，所述接触结构为沟槽型接触结构，所述沟槽型接触结构的延伸方向与所述第一沟槽栅和所述第二沟槽栅的延伸方向相同。

作为本发明的一种可选方案，所述第一沟槽栅、所述第二沟槽栅和所述接触结构为多个。

作为本发明的一种可选方案，多个所述第一沟槽栅、所述第二沟槽栅和所述接触结构具有相同的延伸方向；多个所述第一沟槽栅与多个所述第二沟槽栅交替间隔排列；所述接触结构在所述衬底表面的投影位于相邻的所述第一沟槽栅和所述第二沟槽栅在所述衬底表面的投影之间。