[發(fā)明專利]功率器件套刻偏差電性測量結(jié)構(gòu)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010191526.8
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN113496904A
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊龍康;王歡;季明華;徐懷花;張汝京
• 申請（專利權(quán)）人: 芯恩（青島）集成電路有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L23/544;G01B7/00;G03F9/00
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發(fā)明提供了一種功率器件套刻偏差電性測量結(jié)構(gòu)及方法，結(jié)構(gòu)包括：具有第一導(dǎo)電類型的襯底；形成于襯底中且相互平行的第一溝槽柵和第二溝槽柵；具有第二導(dǎo)電類型的阱區(qū)，形成于第一溝槽柵和第二溝槽柵之間的襯底表面；具有第一導(dǎo)電類型的源區(qū)，形成于阱區(qū)表面；連接源區(qū)的接觸結(jié)構(gòu)；接觸結(jié)構(gòu)在襯底表面的投影位于第一溝槽柵和第二溝槽柵在襯底表面的投影之間，且分別具有不同的第一間距的第二間距。本發(fā)明設(shè)置與接觸結(jié)構(gòu)具有不同間距的第一溝槽柵和第二溝槽柵，通過計算其與標(biāo)準(zhǔn)量測閾值電壓的差值，得到標(biāo)準(zhǔn)閾值電壓對應(yīng)的套刻對準(zhǔn)值，通過電性測試方法測量套刻偏差，相比光刻套刻量測具有更高的精度，也有助于器件仿真設(shè)計及工藝規(guī)格的設(shè)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種功率器件套刻偏差電性測量結(jié)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)

在IGBT等功率器件中，通過引入溝槽柵(trench-gate)結(jié)構(gòu)以獲得垂直的溝道區(qū)，可以降低器件開關(guān)損耗，提升器件性能。對于具有溝槽柵結(jié)構(gòu)的功率器件，連接溝槽柵兩側(cè)源區(qū)的溝槽型接觸(trench contact)結(jié)構(gòu)相對于溝槽柵的套刻對準(zhǔn)(overlay)精度對于器件性能具有重要影響。這是由于接觸結(jié)構(gòu)的溝槽刻蝕后，為了降低接觸電阻，在溝槽底部要進(jìn)行離子注入。一旦接觸結(jié)構(gòu)相對于溝槽柵的套刻對準(zhǔn)(overlay shift)偏離較大，接觸結(jié)構(gòu)底部的離子注入?yún)^(qū)域過于接近溝槽柵，就會使功率器件的閾值電壓(V_th)出現(xiàn)偏移，導(dǎo)致器件性能下降，甚至失效。

目前，對于接觸結(jié)構(gòu)相對于溝槽柵的套刻對準(zhǔn)精度的控制一般通過線上光刻過程中對于該層光刻套刻對準(zhǔn)精度的實時監(jiān)控實現(xiàn)。然而，對于光刻套刻對準(zhǔn)精度的實時監(jiān)控受限于光刻設(shè)備的分辨率和工藝能力，已很難滿足器件設(shè)計中不斷提升的對于該層套刻對準(zhǔn)的精度要求。此外，借助TCAD的器件仿真設(shè)計需要基于大量實驗數(shù)據(jù)，為了使仿真工具模型能夠體現(xiàn)現(xiàn)場產(chǎn)線的工藝特征，也需要收集關(guān)于閾值電壓隨套刻對準(zhǔn)值變化而偏移的大量數(shù)據(jù)。

因此，有必要提出一種新的功率器件套刻偏差電性測量結(jié)構(gòu)及方法，解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種功率器件套刻偏差電性測量結(jié)構(gòu)及方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中無法精確表征接觸結(jié)構(gòu)相對于溝槽柵的套刻偏差的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其它相關(guān)目的，本發(fā)明提供了一種功率器件套刻偏差電性測量結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

具有第一導(dǎo)電類型的襯底；

形成于所述襯底中的第一溝槽柵和第二溝槽柵，所述第一溝槽柵和所述第二溝槽柵相互平行；

具有第二導(dǎo)電類型的阱區(qū)，其形成于所述襯底位于所述第一溝槽柵和所述第二溝槽柵之間的表面區(qū)域；

具有第一導(dǎo)電類型的源區(qū)，其形成于所述阱區(qū)的表面區(qū)域；

形成于所述襯底上的接觸結(jié)構(gòu)，其連接所述源區(qū)；

所述接觸結(jié)構(gòu)在所述襯底表面的投影位于所述第一溝槽柵和所述第二溝槽柵在所述襯底表面的投影之間；所述接觸結(jié)構(gòu)與所述第一溝槽柵在所述襯底表面的投影具有第一間距；所述接觸結(jié)構(gòu)與所述第二溝槽柵在所述襯底表面的投影具有不同于所述第一間距的第二間距。

作為本發(fā)明的一種可選方案，所述接觸結(jié)構(gòu)為溝槽型接觸結(jié)構(gòu)，所述溝槽型接觸結(jié)構(gòu)的延伸方向與所述第一溝槽柵和所述第二溝槽柵的延伸方向相同。

作為本發(fā)明的一種可選方案，所述第一溝槽柵、所述第二溝槽柵和所述接觸結(jié)構(gòu)為多個。

作為本發(fā)明的一種可選方案，多個所述第一溝槽柵、所述第二溝槽柵和所述接觸結(jié)構(gòu)具有相同的延伸方向；多個所述第一溝槽柵與多個所述第二溝槽柵交替間隔排列；所述接觸結(jié)構(gòu)在所述襯底表面的投影位于相鄰的所述第一溝槽柵和所述第二溝槽柵在所述襯底表面的投影之間。