[發明專利]功率半導體器件的測試結構及其制造方法

在審

• 申請號: 201310330631.5
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103367330A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 樓穎穎
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L23/544
• 分類號: H01L23/544;H01L21/66
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種功率半導體器件的測試結構及其制造方法。

背景技術

在功率器件半導體的制造工藝過程中，一般先在半導體襯底上形成溝槽陣列，接著在溝槽陣列區域進行體注入形成體注入層，然后體注入層內進行源極注入形成源極注入層。體注入和源極注入中注入的能量和注入濃度，包括其后的熱工藝過程等都會對功率半導體器件的性能產生極大的影響，體注入和源極注入以及其后的熱工藝過程是形成溝道的關鍵工藝，因此，在制造過程中需要對體注入和源極注入以及熱工藝過程的綜合狀況進行監測。

為了實現監控，一般需要在制造過程中形成用于模擬體注入和源極注入狀況的功率半導體器件的測試結構。所述功率半導體器件的測試結構目前有2種：條狀測試結構和橋狀測試結構。如圖1所示，條狀測試結構中包含體注入區1、體注入區1內形成有源極注入區2和2個接觸孔3，源極注入區2呈條狀，2個接觸孔3分別位于條狀的源極注入區2的兩端，接觸孔3內填充有金屬，接觸孔3的上面形成金屬層，金屬層是所述測試結構的接觸電極。如圖2所示，橋狀測試結構中同樣包含體注入區4，體注入區4內形成有源極注入區5和4個接觸孔6，源極注入區5為正方形，4個接觸孔6分別位于所述正方形的4個角的旁邊。接觸孔6內填充有金屬，接觸孔的上面形成金屬層，金屬層是所述測試結構的接觸電極。

請參考圖3，其為現有技術的功率半導體器件的測試結構的截面圖。如圖3所示，無論是條狀測試結構還是橋狀測試結構，從截面上看都有2個接觸孔9，2個接觸孔9分別位于源極注入區8的兩端，接觸電極10通過接觸孔9與體注入區7導通。在所述功率半導體器件的測試結構中，可測試的參數是體注入層和源極注入層之間的夾層電阻（R_pinch），夾層電阻（R_pinch）能夠反映體注入和源極注入后的功率半導體器件的性能。測量夾層電阻（R_pinch）的過程如下：在接觸電極10上注入電流（I），測量兩個接觸電極10上的電壓（V1和V2），之后通過以下公式計算夾層電阻（R_pinch)：

R_pinch=(V2-V1)/(I*sqr.)；

其中，sqr.為夾層電阻的方塊數。為了方便測量，通常通過接地的方式將其中一個接觸電極10的電壓調整為0。如圖3所示，其中一個接觸電極10接地，V1=0，只需要測量V2就可以得到夾層電阻（R_pinch)。

隨著半導體制造技術的發展，半導體器件的集成度不斷提高，單位面積中的半導體器件的數量不斷增加。相對于功率半導體器件而言，其表征為溝槽陣列數的增加，溝槽的間距的不斷縮小。當溝槽的間距從32微米較小到2.4微米并進一步收縮至1.2微米甚至更小時，相鄰單元之間的寄生效應造成的影響是無法忽視的。然而，上述兩種測試結構都沒有考慮相鄰單元之間的寄生效應，都無法模擬出真實的器件性能。

因此，如何解決現有的功率半導體器件的測試結構無法準確模擬體注入和源極注入后的功率半導體器件的性能成為當前亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種功率半導體器件的測試結構及其制造方法，以解決現有的功率半導體器件的測試結構不能準確模擬功率半導體器件體注入和源極注入后的性能的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種功率半導體器件的測試結構，用于監測體注入和源極注入后的功率半導體器件的性能，所述功率半導體器件的測試結構包括：半導體襯底；形成于所述半導體襯底中的溝槽；形成于所述半導體襯底上的體注入區；形成于所述體注入區內的多個源極注入區和多個接觸孔；形成于所述接觸孔上的金屬層；其中，所述源極注入區與所述接觸孔間隔設置。

優選的，在所述的功率半導體器件的測試結構中，所述源極注入區與所述接觸孔呈陣列排列。

優選的，在所述的功率半導體器件的測試結構中，所述溝槽的形狀為回字形。

優選的，在所述的功率半導體器件的測試結構中，所述源極注入區與所述溝槽接觸；

或所述源極注入區延伸出所述體注入區且延伸的寬度不超過溝槽寬度的一半。

優選的，在所述的功率半導體器件的測試結構中，還包括形成于所述溝槽內的柵氧化層和多晶硅層；

及形成于所述體注入區上面的介質層，所述介質層覆蓋所述源極注入區。

本發明還提供了一種功率半導體器件的測試結構的制造方法，所述功率半導體器件的測試結構的制造方法包括：

提供一半導體襯底；