[發(fā)明專利]用于垂直半導(dǎo)體器件的精度提高的器件體系結(jié)構(gòu)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380071294.0
• 申請(qǐng)日: 2013-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN105051876A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T.E.哈林頓三世
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: D3半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/66
• 分類號(hào): H01L21/66
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;劉春元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般地涉及用于改進(jìn)垂直半導(dǎo)體器件的規(guī)格的方法和技術(shù)。具體地，本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明了用于利用器件微調(diào)來(lái)改進(jìn)垂直半導(dǎo)體器件的各種參數(shù)規(guī)格的新穎方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體制造工藝必須平衡成本、產(chǎn)量和性能的競(jìng)爭(zhēng)目標(biāo)。當(dāng)市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)制造商減少成本時(shí)，改進(jìn)的系統(tǒng)性能驅(qū)動(dòng)不斷更緊密的元件公差。在許多應(yīng)用中，系統(tǒng)性能要求超過(guò)了成本有效制造工藝中所能達(dá)到的地步。

類似的問(wèn)題存在于供電元件的制造中，例如，諸如VDMOS、IGBT的分立元件以及垂直功率二極管的參數(shù)分布的變化限制了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效率和開關(guān)速度。

供電設(shè)計(jì)者感興趣的兩個(gè)主要設(shè)計(jì)參數(shù)是開關(guān)VDMOS器件的閾值電壓（Vt）和柵極電阻。V_t和柵極電阻的變化確定了系統(tǒng)定時(shí)約束，其傳播到對(duì)于利用該器件的電路的總體供電效率等級(jí)中。V_t和柵極電阻分布的更緊密和更精確的控制提供了許多優(yōu)點(diǎn)。例如，這些優(yōu)點(diǎn)中的一些包括更接近的系統(tǒng)定時(shí)、保護(hù)帶的減小、更低的開關(guān)損耗以及增加的效率。存在若干這種性質(zhì)的器件參數(shù)，其中參數(shù)的絕對(duì)值不如針對(duì)該參數(shù)所觀測(cè)的變化寬度重要。這些分布的更緊密的控制將讓設(shè)計(jì)者具有在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中做出權(quán)衡的靈活性，從而改進(jìn)如對(duì)于特別的應(yīng)用所需要的特別的性能特性。

多年來(lái)已經(jīng)采用了各種技術(shù)以收緊來(lái)自成本有效的制造工藝的參數(shù)分布，但是這些技術(shù)中的沒(méi)有一個(gè)能令人完全滿意。

現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)解決方案已經(jīng)關(guān)注于低成本處理，測(cè)試所得到的元件，并且將所制造的器件分選為各種參數(shù)分布類別，并且僅僅選擇處于可接受范圍內(nèi)的那些。然而，這方法提高了成本，因?yàn)閬?lái)自總體產(chǎn)品中處于分布范圍以外的大量部件必須被丟棄。

現(xiàn)有技術(shù)的另一方法已經(jīng)略微修改了元件的設(shè)計(jì)以允許利用激光或其他后制造技術(shù)進(jìn)行微調(diào)來(lái)使大量部件偏移進(jìn)入期望的參數(shù)范圍。然而，這一方法還未成功地應(yīng)用于垂直半導(dǎo)體器件。微調(diào)技術(shù)難以應(yīng)用于垂直半導(dǎo)體器件的原因在于，因?yàn)闃?gòu)成垂直器件的內(nèi)部單元全部具有在晶片的底面上的公共連接。例如，用于VDMOS的晶片的底面是構(gòu)成該器件的所有內(nèi)部單元的公共漏極端子。用于IGBT的晶片的底面是構(gòu)成該器件的所有內(nèi)部單元的公共集電極端子。為了對(duì)類似具有公共端子的這些器件的器件實(shí)現(xiàn)微調(diào)，可以利用諸如在本發(fā)明中描述的那些技術(shù)的新穎技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

“垂直”半導(dǎo)體器件是其中電流流動(dòng)的主方向是垂直的半導(dǎo)體器件。功率分立半導(dǎo)體器件常常被構(gòu)建為垂直半導(dǎo)體器件。

根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，提供了用于經(jīng)由激光微調(diào)來(lái)確定使用至少兩個(gè)并行器件組的VDMOS、IGBT、或垂直柵控二極管的特定閾值電壓的目標(biāo)的方法，其中每一組具有不同的閾值電壓，這些不同的閾值電壓留出（bracket）目標(biāo)閾值電壓。相同的方法可以用于匹配在相同或分開的管芯上的兩個(gè)或更多VDMOS、IGBT或垂直柵控二極管的閾值電壓。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，提供了用于經(jīng)由激光微調(diào)確定使用多個(gè)并行器件段（segment）的VDMOS、IGBT或垂直二極管的特定導(dǎo)通電阻或載流能力的目標(biāo)的方法。相同的方法可以用于匹配在相同或分開的管芯上的兩個(gè)或更多VDMOS、IGBT或垂直二極管的導(dǎo)通電阻或載流能力。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，提供了用于經(jīng)由激光微調(diào)來(lái)確定使用多個(gè)并行柵極電阻器的VDMOS或IGBT的特定開關(guān)時(shí)間的目標(biāo)的方法。相同的方法可以用于匹配在相同或分開的管芯上的兩個(gè)或更多VDMOS或IGBT的開關(guān)時(shí)間。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，提供了用于經(jīng)由激光微調(diào)來(lái)確定使用具有至少兩個(gè)不同閾值電壓的多個(gè)并行器件段以及多個(gè)并行柵極電阻器的VDMOS或IGBT的特定開關(guān)時(shí)間的目標(biāo)的方法。相同的方法可以用于匹配在相同或分開的管芯上的兩個(gè)或更多VDMOS或IGBT的開關(guān)時(shí)間。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，提供了用于經(jīng)由激光微調(diào)來(lái)確定使用多個(gè)并行柵極電阻器的VDMOS或IGBT的特定柵極電阻的目標(biāo)的方法。相同的方法可以用于匹配在相同或分開的管芯上的兩個(gè)或更多VDMOS或IGBT的柵極電阻。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，提供了用于經(jīng)由激光微調(diào)來(lái)確定使用多個(gè)并行器件元件的垂直二極管的特定擊穿電壓的目標(biāo)的方法，所述多個(gè)并行器件元件具有留出目標(biāo)擊穿電壓的至少兩個(gè)不同擊穿電壓。相同的方法可以用于匹配在相同或分開的管芯上的兩個(gè)或更多垂直二極管的擊穿電壓。

附圖說(shuō)明

圖1A圖示在復(fù)合VDMOS器件中使用的具有第一閾值電壓的不可微調(diào)部分的主元件組。

圖1B圖示具有兩個(gè)不同閾值電壓的微調(diào)部分的兩個(gè)元件組的組合。