能夠提高雪崩耐量能力的超結(jié)器件結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種能夠提高雪崩耐量能力的超結(jié)器件結(jié)構(gòu)，包括超結(jié)器件的元胞區(qū)域、終端，終端設(shè)置于元胞區(qū)域的外圍；在超結(jié)器件的元胞區(qū)域中，元胞溝槽的頂層覆蓋有元胞體注入?yún)^(qū)，多塊元胞N型離子注入?yún)^(qū)覆蓋于元胞體注入?yún)^(qū)內(nèi)的部分區(qū)域；元胞N型離子注入?yún)^(qū)的頂層覆蓋有元胞源區(qū)接觸孔，元胞源區(qū)接觸孔為長(zhǎng)條形，元胞源區(qū)接觸孔沿元胞N型離子注入?yún)^(qū)的長(zhǎng)度方向延伸。在所述元胞源區(qū)接觸孔的長(zhǎng)度方向，元胞源區(qū)接觸孔全部覆蓋元胞N型離子注入?yún)^(qū)，而只覆蓋元胞體注入?yún)^(qū)的部分區(qū)域。本發(fā)明專利技術(shù)能夠大大增加孔與元胞體注入?yún)^(qū)的面積，從而更穩(wěn)定地控制元胞體注入?yún)^(qū)的零電位，降低寄生晶體管的基區(qū)電阻，提高寄生晶體管觸發(fā)開啟的條件，有效防止寄生晶體管的觸發(fā)開啟。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，具體涉及一種能夠提高雪崩耐量能力的超結(jié)器件結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
功率半導(dǎo)體器件是不斷發(fā)展的功率-電子系統(tǒng)的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，尤其是在節(jié)約能源、動(dòng)態(tài)控制、噪音減少等方面。功率半導(dǎo)體主要應(yīng)用于對(duì)能源與負(fù)載之間的能量進(jìn)行控制，并且應(yīng)當(dāng)擁有精度高、速度快和功耗低的特點(diǎn)。二十世紀(jì)八十年代末九十年代初，一種新概念的提出打破了“硅限”，它可以同時(shí)得到低通態(tài)功耗和高開關(guān)速度，這一概念經(jīng)過(guò)演化和完善之后，得到了“超結(jié)理論(Super junction Theory)”。應(yīng)用超結(jié)理論的典型產(chǎn)品是1998年德國(guó)西門子的英飛凌(Infineon)公司推出的C00LM0STM器件。當(dāng)時(shí)推出的C00LM0STM產(chǎn)品的革命性突破在于在其工作范圍內(nèi)(耐壓600 800V)，相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)，在相同的芯片面積上，其導(dǎo)通電阻(主要是漂移層電阻)降低了 80 90%，打破了硅限，并且具有聞開關(guān)速度。如圖1所示為超結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于N型縱向功率MOS器件，即N型C00LM0STM結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)導(dǎo)通過(guò)程中只有多數(shù)載流子——電子，而沒有少數(shù)載流子的參與，因此，其開關(guān)損耗與傳統(tǒng)的功率MOSFET相同，而且其電壓支持層的雜質(zhì)摻雜濃度可以提高將近一個(gè)數(shù)量級(jí)。此外，由于垂直方向上插入P型區(qū)，可以補(bǔ)償過(guò)量的電流導(dǎo)通電荷。在漂移層加反向偏置電壓，將產(chǎn)生一個(gè)橫向電場(chǎng)，使Pn結(jié)耗盡。當(dāng)電壓達(dá)到一定值時(shí)，漂移層完全耗盡，將起到電壓支持層的作用。由于摻雜濃度的大幅提`高，在相同的擊穿電壓下，導(dǎo)通電阻RON可以大大降低，甚至突破硅限。同樣，可以在相同的擊穿電壓、相同的導(dǎo)通電阻RON下使用更小的管芯面積，從而減小柵電荷，提高開關(guān)頻率。由于超結(jié)器件是多子器件，因此，該器件沒有雙極型晶體管的電流拖尾現(xiàn)象，所以，超結(jié)器件可以同時(shí)得到低通態(tài)功耗和高開關(guān)速度。但是，超結(jié)器件的應(yīng)用受限于其雪崩耐量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠提高雪崩耐量能力的超結(jié)器件結(jié)構(gòu)，它可以顯著而有效地提高超結(jié)器件的雪崩耐量。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)能夠提高雪崩耐量能力的超結(jié)器件結(jié)構(gòu)的技術(shù)解決方案為包括超結(jié)器件的元胞區(qū)域、終端，終端設(shè)置于元胞區(qū)域的外圍；在超結(jié)器件的元胞區(qū)域中，元胞溝槽的頂層覆蓋有元胞體注入?yún)^(qū)，多塊元胞N型離子注入?yún)^(qū)覆蓋于元胞體注入?yún)^(qū)內(nèi)的部分區(qū)域；元胞N型離子注入?yún)^(qū)的頂層覆蓋有元胞源區(qū)接觸孔，元胞源區(qū)接觸孔為長(zhǎng)條形，元胞源區(qū)接觸孔沿元胞N型離子注入?yún)^(qū)的長(zhǎng)度方向延伸。在所述元胞源區(qū)接觸孔的長(zhǎng)度方向，元胞源區(qū)接觸孔全部覆蓋元胞N型離子注入?yún)^(qū)，且覆蓋元胞體注入?yún)^(qū)的部分區(qū)域。在所述元胞源區(qū)接觸孔的寬度方向，元胞源區(qū)接觸孔覆蓋兩塊元胞N型離子注入?yún)^(qū)之間的元胞體注入?yún)^(qū)，以及兩塊元胞N型離子注入?yún)^(qū)的邊緣區(qū)域。 所述終端的保護(hù)環(huán)包括多根長(zhǎng)條形P型溝槽，溝槽在四個(gè)角落變成圓弧形狀，各根P型溝槽的寬度等于元胞區(qū)域中的P型元胞溝槽的寬度。通過(guò)所述元胞源區(qū)接觸孔進(jìn)行P型重?fù)诫s注入，在元胞源區(qū)接觸孔與元胞體注入?yún)^(qū)接觸的表面形成歐姆接觸；所述P型重?fù)诫s注入的濃度低于元胞N型離子注入?yún)^(qū)的注入濃度。所述P型重?fù)诫s注入通過(guò)多次注入而實(shí)現(xiàn)，使歐姆接觸的表面濃度小于底部濃度。本專利技術(shù)可以達(dá)到的技術(shù)效果是本專利技術(shù)能夠大大增加孔與元胞體注入?yún)^(qū)的面積，從而更穩(wěn)定地控制元胞體注入?yún)^(qū)的零電位，降低寄生晶體管的基區(qū)電阻，提高寄生晶體管觸發(fā)開啟的條件。本專利技術(shù)能夠增加源區(qū)接觸孔對(duì)于體電位的控制，降低接觸電阻，從而有效地提高超結(jié)器件在關(guān)斷時(shí)候的雪崩耐量EAS (energy avalanche switching)。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖1是現(xiàn)有技術(shù)超結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于N型縱向功率MOS器件的示意圖圖2是本專利技術(shù)能夠提高雪崩耐量能力的超結(jié)器件結(jié)構(gòu)的示意圖3是圖2中C的局部放大圖圖4是圖3中AA’的剖面圖5是圖3中BB’的剖面圖。圖中附圖標(biāo)記說(shuō)明101為元胞區(qū)域，102為終端，30為元胞體注入?yún)^(qū)，41為元胞溝槽，50為元胞N型離子注入?yún)^(qū)，61為元胞源區(qū)接觸孔，40為溝槽，60為終端接觸孔，10為襯底，20為外延區(qū)。具體實(shí)施例方式如圖2所示，本專利技術(shù)能夠提高雪崩耐量能力的超結(jié)器件結(jié)構(gòu)，包括超結(jié)器件的元胞區(qū)域101、終端102，終端102設(shè)置于元胞區(qū)域101的外圍；終端102的保護(hù)環(huán)包括多根長(zhǎng)條形P型溝槽40，溝槽40在四個(gè)角落變成圓弧形狀，各根P型溝槽40的寬度相等，并等于元胞區(qū)域101 (即器件電流流動(dòng)區(qū))中的P型元胞溝槽41的寬度；如圖3至圖5所示為超結(jié)器件元胞與終端交接處的版圖結(jié)構(gòu)，在超結(jié)器件的元胞區(qū)域101中，元胞溝槽41的頂層覆蓋有元胞體注入?yún)^(qū)30，多塊元胞N型離子注入?yún)^(qū)50覆蓋于元胞體注入?yún)^(qū)30內(nèi)的部分區(qū)域；元胞N型離子注入?yún)^(qū)50的頂層覆蓋有元胞源區(qū)接觸孔61，元胞源區(qū)接觸孔61為長(zhǎng)條形，元胞源區(qū)接觸孔61沿元胞N型離子注入?yún)^(qū)50的長(zhǎng)度方向延伸；如圖4所示,在元胞源區(qū)接觸孔61的長(zhǎng)度方向，元胞源區(qū)接觸孔61全部覆蓋元胞N型離子注入?yún)^(qū)50，同時(shí)只覆蓋元胞體注入?yún)^(qū)30的部分區(qū)域；如圖5所示,在元胞源區(qū)接觸孔61的寬度方向，元胞源區(qū)接觸孔61覆蓋兩塊元胞N型離子注入?yún)^(qū)50之間的元胞體注入?yún)^(qū)30，以及兩塊元胞N型離子注入?yún)^(qū)50的邊緣區(qū)域，確保元胞N型離子注入?yún)^(qū)50與元胞體注入?yún)^(qū)30同時(shí)接觸。通過(guò)元胞源區(qū)接觸孔61進(jìn)行P型重?fù)诫s注入，在元胞源區(qū)接觸孔61與元胞體注入?yún)^(qū)30接觸的表面形成歐姆接觸；P型重?fù)诫s注入的濃度低于元胞N型離子注入?yún)^(qū)50的濃度，以確保元胞源區(qū)接觸孔61與N型接觸部分的N型摻雜不被中和；P型重?fù)诫s注入可以分多次注入，形成表面淡，底部濃的分布。本專利技術(shù)的元胞源區(qū)接觸孔61與元胞N型離子注入?yún)^(qū)50和元胞體注入?yún)^(qū)30均有交疊，能夠保證與源區(qū) 和體區(qū)的良好接觸。 本專利技術(shù)的元胞源區(qū)接觸孔61長(zhǎng)出元胞N型離子注入?yún)^(qū)50的設(shè)計(jì)更有效地控制了超結(jié)器件元胞與終端過(guò)渡區(qū)中元胞體注入?yún)^(qū)30的電位，降低了由于控制電位所引入的元胞體電阻，從而有效防止寄生晶體管的觸發(fā)開啟。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種能夠提高雪崩耐量能力的超結(jié)器件結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括超結(jié)器件的元胞區(qū)域、終端，終端設(shè)置于元胞區(qū)域的外圍；在超結(jié)器件的元胞區(qū)域中，元胞溝槽的頂層覆蓋有元胞體注入?yún)^(qū)，多塊元胞N型離子注入?yún)^(qū)覆蓋于元胞體注入?yún)^(qū)內(nèi)的部分區(qū)域；元胞N型離子注入?yún)^(qū)的頂層覆蓋有元胞源區(qū)接觸孔，元胞源區(qū)接觸孔為長(zhǎng)條形，元胞源區(qū)接觸孔沿元胞N型離子注入?yún)^(qū)的長(zhǎng)度方向延伸。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種能夠提高雪崩耐量能力的超結(jié)器件結(jié)構(gòu)，其特征在于包括超結(jié)器件的元胞區(qū)域、終端，終端設(shè)置于元胞區(qū)域的外圍；在超結(jié)器件的元胞區(qū)域中，元胞溝槽的頂層覆蓋有元胞體注入?yún)^(qū)，多塊元胞N型離子注入?yún)^(qū)覆蓋于元胞體注入?yún)^(qū)內(nèi)的部分區(qū)域；元胞N型離子注入?yún)^(qū)的頂層覆蓋有元胞源區(qū)接觸孔，元胞源區(qū)接觸孔為長(zhǎng)條形，元胞源區(qū)接觸孔沿元胞N型離子注入?yún)^(qū)的長(zhǎng)度方向延伸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠提高雪崩耐量能力的超結(jié)器件結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述元胞源區(qū)接觸孔的長(zhǎng)度方向，元胞源區(qū)接觸孔全部覆蓋元胞N型離子注入?yún)^(qū)，且覆蓋元胞體注入?yún)^(qū)的部分區(qū)域。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能夠提高雪崩耐量能力的超結(jié)器件結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述元胞源區(qū)接觸孔的寬度方向，元胞源區(qū)接觸孔覆蓋兩塊元胞N型離子注入?yún)^(qū)之間的元胞體...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡曉明，劉梅，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海華虹NEC電子有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：