[發(fā)明專利]電荷平衡功率器件及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110052282.6
• 申請日: 2011-03-04
• 公開（公告）號: CN102655172A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹鐘晚;金秀圣;吳侊勛
• 申請（專利權(quán)）人: 特瑞諾科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 林錦輝;陳英俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，更具體地說，涉及一種電荷平衡功率器件及其制造方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體器件，諸如MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)或IGBT(絕緣柵雙極晶體管)，通常在功率電子器件應(yīng)用領(lǐng)域中用作半導(dǎo)體開關(guān)器件。就是說，這種半導(dǎo)體器件在諸如H橋逆變器、半橋逆變器、三相逆變器、多電平逆變器以及變流器等電力電子應(yīng)用領(lǐng)域中用作半導(dǎo)體開關(guān)器件。

一般地說，在電力電子應(yīng)用領(lǐng)域中所使用的功率MOSFET具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中電極被置于彼此相對的兩個平面中。就是說，源電極和漏電極分別被置于半導(dǎo)體塊體的前表面和后半面上，并且柵絕緣膜和柵電極形成在該半導(dǎo)體塊體的前表面上與所述源電極相鄰。

當(dāng)所述半導(dǎo)體器件導(dǎo)通時，漂移電流在所述半導(dǎo)體器件中沿垂直方向流動。當(dāng)所述半導(dǎo)體器件關(guān)斷時，由于施加在所述半導(dǎo)體器件上的反向偏置電壓之故，在所述半導(dǎo)體器件中形成沿水平方向延伸的耗盡區(qū)。

為了得到更高的擊穿電壓，設(shè)置在所述電極之間的漂移層的電阻率和厚度必須增大。然而，這就導(dǎo)致所述器件的導(dǎo)通電阻增加，而導(dǎo)通電阻的增加又降低導(dǎo)電率和器件的開關(guān)速度，因而產(chǎn)生不良的器件性能。

為了解決這個問題，提出了電荷平衡功率器件，該器件具有漂移區(qū)，該漂移區(qū)包括垂直延伸并交替排列的多個n區(qū)和p區(qū)(p柱)。

這種電荷平衡功率器件的一個缺點(diǎn)是，對于具有相同擊穿電壓但具有不同電流額定值的器件，根據(jù)晶體管區(qū)的設(shè)計(jì)需要不同的電荷平衡體區(qū)。

前面關(guān)于相關(guān)技術(shù)的說明是本發(fā)明人在做出本發(fā)明之前或期間所獲得的技術(shù)信息，不能說成是在本申請?zhí)峤恢盀楣娝募夹g(shù)信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的某些方面的一個優(yōu)點(diǎn)是，提供一種不管形成在晶片上表面的晶體管區(qū)的結(jié)構(gòu)如何都具有相同電荷平衡體區(qū)且擊穿電壓相同的電荷平衡功率器件，以及提供這種電荷平衡功率器件的制造方法。

本發(fā)明的某些方面的另一個優(yōu)點(diǎn)是，提供一種不管電流額定值如何都具有相同電荷平衡體區(qū)且電壓額定值都相同的電荷平衡功率器件，以及這種電荷平衡功率器件的制造方法。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)可以從下面的描述中很容易得到理解。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種電荷平衡功率器件的晶片結(jié)構(gòu)，所述晶片結(jié)構(gòu)具有：電荷平衡體區(qū)，其中排列有作為第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)的一個或多個第一導(dǎo)電型柱和作為第二導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)的一個或多個第二導(dǎo)電型柱；以及被設(shè)置在所述電荷平衡體區(qū)上的第一導(dǎo)電型外延層，并且，排列在所述電荷平衡體區(qū)中的所述一個或多個第二導(dǎo)電型柱與在所述第一導(dǎo)電型外延層中形成的所述晶體管區(qū)中所形成的所述一個或多個第二導(dǎo)電型阱不是垂直對齊的。

可以安置所述晶體管區(qū)和所述電荷平衡體區(qū)的位置，使其彼此不接觸。

排列在所述晶體管有源區(qū)中的一個或多個第二導(dǎo)電型阱可以進(jìn)行擴(kuò)散，以至與排列在所述電荷平衡體區(qū)中的一個或多個第二導(dǎo)電型柱相接觸。

所述一個或多個第一導(dǎo)電型柱和所述一個或多個第二導(dǎo)電型柱可以排列成超結(jié)結(jié)構(gòu)。

所述一個或多個第二導(dǎo)電型柱可以在用于制造所述電荷平衡功率器件的晶片的整個區(qū)域上按條紋圖案、格子圖案、在格子圖案的格點(diǎn)插入桿所形成的桿圖案中的一種或多種圖案排列。

所述第一導(dǎo)電型可以是P型和N型中的一型，而所述第二導(dǎo)電型是P型和N型中的另一型。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種電荷平衡功率器件，所述電荷平衡功率器件包括：電荷平衡體區(qū)，其中排列有作為第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)的一個或多個第一導(dǎo)電型柱和作為第二導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)的一個或多個第二導(dǎo)電型柱；形成在所述電荷平衡體區(qū)上的第一導(dǎo)電型外延層；以及形成在所述第一導(dǎo)電型外延層中的晶體管區(qū)。

排列在所述電荷平衡體區(qū)中的所述一個或多個第二導(dǎo)電型柱可以排列得與形成在所述晶體管區(qū)中的一個或多個第二導(dǎo)電型阱不是垂直對齊的。

所述晶體管區(qū)和所述電荷平衡體區(qū)的位置可以安置得彼此不接觸。

形成在所述晶體管區(qū)中的一個或多個第二導(dǎo)電型阱可以進(jìn)行擴(kuò)散，以至與排列在所述電荷平衡體區(qū)中的一個或多個第二導(dǎo)電型柱相接觸。

所述一個或多個第一導(dǎo)電型柱和所述一個或多個第二導(dǎo)電型柱可以設(shè)置得形成超結(jié)結(jié)構(gòu)。

所述一個或多個第二導(dǎo)電型柱可以在用于制造所述電荷平衡功率器件的晶片的整個區(qū)域中按條紋圖案、格子圖案、在格子圖案的格點(diǎn)插入桿所形成的桿圖案中的一種或多種圖案排列。

所述第一導(dǎo)電型可以是P型和N型中的一型，而所述第二導(dǎo)電型是P型和N型中的另一型。