[發(fā)明專利]功率晶體管及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710093833.0
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106920846A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李學(xué)會
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳深愛半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/739;H01L21/336;H01L21/331;H01L29/06
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司44224
• 代理人: 吳平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種功率晶體管，還涉及一種功率晶體管的制造方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代電子電路由于使用環(huán)境和使用條件的特殊性，對功率半導(dǎo)體器件的可靠性要求越來越高。功率半導(dǎo)體器件(功率VDMOS、功率IGBT等)由于使用的需要，常常接在感性負(fù)載電路中。在器件關(guān)斷時，感性負(fù)載上的電感能夠產(chǎn)生負(fù)載電路所加電源電壓兩倍大小的電壓，加在器件的漏源極之間，使器件的漏源極之間承受很大的電流沖擊。當(dāng)漏極電壓增加且無法被夾斷時器件就進(jìn)入雪崩區(qū)，此時的漏-體二極管將產(chǎn)生電流載流子，所有的漏極電流(雪崩電流)將通過漏-體二極管并且受控于電感負(fù)載。如果流向體區(qū)的電流足夠大，它將導(dǎo)通寄生晶體管，使器件產(chǎn)生雪崩擊穿，器件可能被燒毀而永久失效。

因此，迫切需要增大器件的雪崩耐量(EAS)，以使器件能工作在感性負(fù)載電路中。傳統(tǒng)的增大器件雪崩耐量的方法有：1.增大P阱注入劑量；2.N+注入后再一次進(jìn)行P+注入；3.增加元胞個數(shù)；4.接觸孔刻蝕后進(jìn)行P+注入。前兩種方法是通過減小體區(qū)電阻，使寄生NPN晶體管的PN結(jié)兩端的電壓低于PN結(jié)的開啟電壓而使寄生晶體管難以導(dǎo)通，從而消除雪崩擊穿。第三種方法是通過增大器件的工作電流，從而增大雪崩耐量。第四種方法是改善接觸電阻以增大雪崩耐量。但以上方法存在以下缺點：

1、增大P阱注入劑量雖然能增大雪崩耐量，但會增大開啟電壓VTH，更嚴(yán)重的是會增大導(dǎo)通電阻Rdon，使器件的溫升增大，從而使器件的可靠性降低。

2、N+注入后再一次進(jìn)行P+注入也會增大開啟電壓VTH，并且增大導(dǎo)通電阻Rdon，使器件的溫升增大，從而使器件的可靠性降低。原因是該次P+注入時注入的雜質(zhì)硼離子緊挨著器件的溝道，在后續(xù)的擴散工藝中硼離子會擴散到溝道中，從而增大開啟電壓VTH，并且增大導(dǎo)通電阻Rdon。

3、增加元胞個數(shù)會使芯片的面積增大，從而增大制造成本。

4、接觸孔刻蝕后進(jìn)行P+注入雖然會改善器件中個別元胞接觸不良所引起的器件燒毀的情況，但由于一般而言接觸孔大小的有限性，通過接觸孔注入的P型雜質(zhì)的區(qū)域不夠大，對器件體區(qū)電阻Rb的減小是有限的，使雪崩耐量的提高幅度不夠大，故這種方法提高器件雪崩耐量的效率不高。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種能夠提高雪崩耐量的功率晶體管。

一種功率晶體管，所述功率晶體管的元胞結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電類型的襯底、所述襯底上的第二導(dǎo)電類型的阱區(qū)、所述阱區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)、以及所述阱區(qū)上方的柵極，所述第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型為相反的導(dǎo)電類型；所述元胞結(jié)構(gòu)還包括將所述阱區(qū)至少部分包裹的空穴電流阻礙區(qū)，所述空穴電流阻礙區(qū)為第二導(dǎo)電類型、且摻雜濃度小于所述阱區(qū)的摻雜濃度，所述空穴電流阻礙區(qū)從一所述柵極的下方延伸至所述柵極的相鄰柵極的下方。

在其中一個實施例中，所述空穴電流阻礙區(qū)將所述阱區(qū)完全包裹。

在其中一個實施例中，所述空穴電流阻礙區(qū)的結(jié)深比所述阱區(qū)的結(jié)深大0.5微米～1微米。

在其中一個實施例中，所述第一導(dǎo)電類型為N型，所述第二導(dǎo)電類型為P型。

在其中一個實施例中，所述功率晶體管是垂直雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管或絕緣柵雙極型晶體管。

還有必要提高一種功率晶體管的制造方法。

一種功率晶體管的制造方法，包括：涂覆光刻膠，對所述光刻膠進(jìn)行空穴電流阻礙區(qū)光刻，進(jìn)行空穴電流阻礙區(qū)離子注入，以及對注入的離子進(jìn)行熱擴散的步驟；所述熱擴散的步驟之后所述注入的離子形成空穴電流阻礙區(qū)，所述空穴電流阻礙區(qū)將功率晶體管的阱區(qū)至少部分包裹，所述空穴電流阻礙區(qū)的導(dǎo)電類型與所述阱區(qū)的導(dǎo)電類型相同，所述空穴電流阻礙區(qū)的摻雜濃度小于所述阱區(qū)的摻雜濃度。

在其中一個實施例中，所述進(jìn)行空穴電流阻礙區(qū)離子注入的步驟之后還包括形成終端場限環(huán)的步驟和形成有源區(qū)的步驟，所述終端場限環(huán)與所述空穴電流阻礙區(qū)和阱區(qū)的導(dǎo)電類型相同，空穴電流阻礙區(qū)的摻雜濃度小于所述終端場限環(huán)的摻雜濃度。

在其中一個實施例中，所述涂覆光刻膠的步驟之前還包括在晶圓的表面形成預(yù)氧化層的步驟，所述進(jìn)行空穴電流阻礙區(qū)離子注入的步驟之后、所述形成終端場限環(huán)的步驟之前還包括去除所述光刻膠的步驟和腐蝕所述預(yù)氧化層的步驟。

在其中一個實施例中，所述功率晶體管為結(jié)終端擴展結(jié)構(gòu)或橫向變摻雜結(jié)構(gòu)，所述對光刻膠進(jìn)行空穴電流阻礙區(qū)光刻的步驟與終端光刻采用同一塊光刻版、在同一步驟中進(jìn)行，所述功率晶體管的終端場限環(huán)與所述空穴電流阻礙區(qū)的導(dǎo)電類型相同，空穴電流阻礙區(qū)的摻雜濃度等于所述終端場限環(huán)的摻雜濃度。