[發(fā)明專利]MOSFET功率器件及其形成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310703148.7
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN104733523A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱超群;鐘樹理;陳宇
• 申請（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種MOSFET功率器件及其形成方法。

背景技術(shù)

近年來，節(jié)能和減排成為電子信息技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，引領(lǐng)了對高能效和高可靠性的MOSFET（Metal-Oxide?Semiconductor?Field?Effective?Transistor，金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管）功率器件的大量需求。現(xiàn)代典型的MOSFET功率器件通常包括數(shù)百萬個并聯(lián)的MOSFET元胞，主要分為封閉性和條形兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

當(dāng)MOSFET芯片處于雪崩極限時，必將出現(xiàn)局部區(qū)域的MOSFET元胞承受更多的泄放電流，當(dāng)該泄放的能量超過器件承受的極限或者芯片必然存在的局部差異化會引起局部溫度的上升甚至于永久破壞器件。其中，封閉型MOSFET元胞結(jié)構(gòu)的阱區(qū)為“孤島”狀結(jié)構(gòu)，不利于雪崩電流的泄放；而條形型MOSFET元胞結(jié)構(gòu)的阱區(qū)由于呈條形方向，其局部發(fā)熱區(qū)域的泄放電流具有沿著條形阱區(qū)方向擴(kuò)散趨勢，具有更好的雪崩特性。但是，MOSFET元胞尺寸越小，而MOSFET器件的抗雪崩能力隨之變差，這與半導(dǎo)體器件微型化的趨勢相違背。并且，條形型MOSFET器件中柵極信號僅能通過條形延伸方向傳遞，器件開關(guān)速度比較慢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的器件雪崩能力有限、開關(guān)速度慢的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種雪崩能力改善并且器件開關(guān)速度快的MOSFET功率器件。

本發(fā)明的另一目的在于提出一種改善雪崩能力并且提供開關(guān)速度的MOSFET功率器件的MOSFET功率器件的形成方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一個方面的實(shí)施例的MOSFET功率器件，包括:襯底和形成在所述襯底上的外延層；形成在所述外延層中的多個條形的MOSFET元胞，所述多個MOSFET元胞沿第一方向相互平行，每個所述MOSFET元胞包括源區(qū)、柵結(jié)構(gòu)和第一阱區(qū)，所述第一阱區(qū)位于所述源區(qū)的下方；形成在所述外延層中的多個第二阱區(qū)，所述多個第二阱區(qū)沿第二方向相互平行，所述第一方向與所述第二方向在與所述襯底平行的平面上相互成預(yù)設(shè)角度，所述第一阱區(qū)和所述第二阱區(qū)摻雜的類型相同，通過所述多個第二阱區(qū)連通所述多個第一阱區(qū)；以及柵連接件，所述柵連接件位于所述第二阱區(qū)內(nèi)或第二阱區(qū)上，所述柵連接件用于連接所述第二阱區(qū)所經(jīng)過的柵結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的MOSFET功率器件，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的MOSFET功率器件，至少具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）通過相交叉的、摻雜類型相同的第一阱區(qū)和第二阱區(qū)，將所有的MOSFET元胞連接成一個整體，當(dāng)MOSFET發(fā)生擊穿而導(dǎo)致局部MOSFET元胞過熱時，雪崩電流能通過相互連接的阱區(qū)發(fā)散到周圍的元胞，增強(qiáng)了發(fā)生擊穿時阱區(qū)泄放電流的能力，該MOSFET功率器件雪崩能力得到改善。（2）在第二阱區(qū)中間設(shè)置柵連接件，該柵連接件將所有元胞中的柵極連接起來，有利于柵極信號的傳導(dǎo)，而且該柵連接件位于第二阱區(qū)上部，而相互連接的阱區(qū)與MOSFET器件的源區(qū)電位連接，故不會增加器件的米勒電容，有利于器件均勻快速開啟。（3）不受MOSFET元胞尺寸縮小的限制，結(jié)構(gòu)簡單。

另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的MOSFET功率器件還具有如下附加技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述第一方向與所述第二方向在與所述襯底平行的平面上相互成垂直。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述第二阱區(qū)的深度大于所述第一阱區(qū)的深度。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述多個第二阱區(qū)中相鄰兩個所述第二阱區(qū)的間隔為兩個所述柵結(jié)構(gòu)之間柵中心間距的5-10倍。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述柵結(jié)構(gòu)為溝槽型。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述柵結(jié)構(gòu)的深度大于等于所述第一阱區(qū)的深度，并且小于等于所述第二阱區(qū)的深度。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述柵結(jié)構(gòu)為平面型。