[發明專利]高可靠性功率器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202211265981.3
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115548121A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 許龍來;王榮華;章文紅;梁凱
• 申請（專利權）人: 無錫美偌科微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L29/08;H01L29/417;H01L29/423;H01L21/336
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 過顧佳

本發明涉及一種高可靠性功率器件及其制備方法。其包括：襯底；對任一元胞，在每個元胞溝槽的兩側均制備第二導電類型基區以及基于ballast結構的源極接觸孔連接結構；源極接觸孔連接結構，包括第一導電類型源區、接觸孔以及第二導電類型接觸區，第二導電類型接觸區位于第二導電類型基區內，在第二導電類型接觸區與第一導電類型源區結合部相對應的接觸孔側壁設置第二導電類型接觸補償部；源極金屬填充于源極接觸孔連接結構內的接觸孔內后，補償基于ballast結構中源極金屬與第二導電類型接觸區的歐姆接觸面積。本發明對形成的ballast結構，能提高反向耐壓時的可靠性。

技術領域

本發明涉及一種功率器件及其制備方法，尤其是一種高可靠性功率器件及其制備方法。

背景技術

目前，常用的功率器件包括MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor)器件以及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)器件，其中，在中低壓功率應用領域，MOSFET器件成為主流，主要用于工業電子、汽車電子和高性能計算等高端領域，作為直流無刷電機驅動、UPS(Uninterruptible Power Supply)、動力電池、CPU(central processing unit)/GPU(graphics processing unit)/MCU(MicrocontrollerUnit)驅動的關鍵部件，其可靠性尤為重要。

如圖1所示，為傳統N型溝槽MOSFET器件的一種典型結構，溝槽型MOSFET器件包括柵電極、源電極以及漏電極；其中，在柵電極和源電極加一個電壓，當此電壓大于閾值電壓時，沿著元胞溝槽的P阱區形成反型層，N++源區和N-漂移區形成導電溝道；當在漏電極與源電極間加偏壓時，電流流過源電極和漏電極。

圖2中示出了溝槽型MOSFET器件內元胞排列的一種典型結構，圖2中，TRH用于指示元胞內的元胞溝槽，在元胞溝槽的兩側分別設置一接觸孔。接觸孔平行于元胞溝槽，并呈一字型排布。

在制備接觸孔時，以絕緣介質層(ILD)作為刻蝕掩膜層，進行溝槽刻蝕，刻穿N++源區(刻蝕深度大約0.5um)，此時，即可形成接觸孔。為了能形成接觸區，在刻蝕形成接觸孔后，進行硼離子注入以及退火工藝，以形成與接觸孔正對應的P+接觸區。

為了形成ballast結構，提升功率器件的短路電流能力，圖3示出了一元胞溝槽兩側的接觸孔排布的實例。由圖3所示的接觸孔的排布方式可知，與常規排布方式相比，元胞溝槽一側的接觸孔由N++源區間隔成兩部分。

對圖3中示出的接觸孔排布實例，圖4中為沿圖3中的虛線進行剖視的示意圖，從圖4中可以看出；元胞溝槽一側的接觸孔利用N++源區間隔后，導致P+接觸區的面積減少，即此時P+接觸區與用于形成源電極的源極金屬接觸面積減少，導致源極金屬與P+接觸區的接觸可靠性有所下降，最終會影響功率器件的可靠性。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種高可靠性功率器件及其制備方法，對形成的ballast結構，能提高反向耐壓時的可靠性。

按照本發明提供的技術方案，所述高可靠性功率器件，包括：

襯底，呈第一導電類型，其中，在所述襯底正面的中心區制備有源區；

有源區，包括若干并聯分布的元胞，其中，元胞采用溝槽結構，對任一元胞，所述元胞包括至少一個元胞溝槽，在每個元胞溝槽的兩側均制備第二導電類型基區以及基于ballast結構的源極接觸孔連接結構，第二導電類型基區與元胞溝槽的外側壁接觸；

源極接觸孔連接結構，包括與第二導電類型基區適配的第一導電類型源區、若干由第一導電類型源區間隔的接觸孔以及與接觸孔呈一一對應的第二導電類型接觸區，其中，第二導電類型接觸區位于第二導電類型基區內，在第二導電類型接觸區與第一導電類型源區結合部相對應的接觸孔側壁設置第二導電類型接觸補償部；