功率器件及其制备方法技术

本公开提供功率器件及其制备方法。功率器件包括：第一器件，具有多个第一源区和多个第一沟槽，多个第一沟槽把多个第一源区彼此电学隔离；至少一个第二器件，具有多个第二源区和多个第二沟槽，多个第二沟槽把多个第二源区彼此电学隔离，并且第二器件内嵌在第一器件中，第二源区与第一源区被电学隔离；其中，第二器件的第二沟槽与第一器件的相应的第一沟槽相连通，并且第二器件的多个第二源区以相邻两个第二源区相隔至少一个第一器件的第一源区的方式被分散排布。根据本公开的功率器件及其制备方法，第二器件可以在第一器件内扩展分布，能够更容易地定位和在相对较全区域获取传感电流，从而能够反映更大范围内芯片的状态变化。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及半导体领域，尤其涉及功率器件及其制备方法。
技术介绍
对于功率器件，为了监控该器件工作状态，要定量(通常是按主器件电流量缩小一个比例系数，这个系数一般用CSR表示)适时全量程测量该器件传导的电流量，以确保该器件的安全可靠，例如汽车电子领域。传统地，可以在整个器件(称为主器件)内选择一个适当位置耦合进诸如镜像电流器件的电流传感器件来提供这种测量。电流传感器件通过一定方式与主器件电学隔离开。但由于电流传感器件集中在一个点上(即，具有一个集中的源区)，在主器件工作过程中芯片温度发生变化时，电流传感器件测得的电流变化只能反应这一个点的状态(如温度)改变所带来的电流量变化。这种局限性要求选择电流传感器件的位置特别重要，必须精准地确定整个芯片的温度分布而选择最合适的位置。然而，这对于大功率器件特别是具有复杂压焊结构的器件是很难做到的。
技术实现思路
根据本公开的一方面，提供一种功率器件，包括：第一器件，第一器件具有多个第一源区，并具有多个第一沟槽，其中，多个第一沟槽把多个第一源区彼此电学隔离；至少一个第二器件，第二器件具有多个第二源区并具有多个第二沟槽，多个第二沟槽把多个第二源区彼此电学隔离，并且第二器件内嵌在第一器件中，第二源区与第一源区被电学隔离；其中，第二器件的第二沟槽与第一器件的相应的第一沟槽相连通，并且其中，第二器件的多个第二源区以相邻两个第二源区相隔至少一个第一器件的第一源区的方式被分散排布。根据本公开的另一方面，提供一种功率器件的制备方法，包括：提供衬底；在衬底上形成第一器件的体区和至少一个第二器件的体区；在第一器件的体区内形成用于第一器件的多个第一沟槽并在第二器件的体区内形成用于第二器件的多个第二沟槽，其中，第二器件的第二沟槽与第一器件的相应的第一沟槽相连通；形成用于第一器件的多个第一源区和用于第二器件的多个第二源区，其中，多个第一源区通过多个第一沟槽被彼此电学隔离，多个第二源区通过多个第二沟槽被彼此电学隔离，并且第二源区与所述第一源区被电学隔离；其中，第二器件的多个第二源区以相邻两个第二源区相隔至少一个第一器件的第一源区的方式被分散排布。根据本公开的功率器件及其制备方法，第一器件与第二器件被电学隔离，从而第二器件的存在不会影响主器件的正常工作。此外，第二器件的第二源区被设计为相邻两个第二源区相隔至少一个第一器件的源区，从而使得第二器件在CSR一定的情况下能够读取芯片上的更大面积范围内的电流，从而能够更加准确地反映芯片的状态变化。附图说明通过参考附图会更加清楚地理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本公开进行任何限制，在附图中：图1是示出根据本公开一个示例性实施例的功率器件的简化平面视图；图2是示出根据本公开一个示例性实施例的功率器件的细节的平面视图；图3-图5分别示出图2中沿A-A、B-B、C-C的剖面视图；图6示出图2中不同位置点61-63处的剖面视图；图7是示出根据本公开一个示例性实施例的功率器件的细节的平面视图；图8是示出根据本公开另一个示例性实施例的功率器件的平面视图；图9-图10分别示出图8中沿D-D、E-E的剖面图；图11示出图8中不同位置点71-74处的剖面视图；图12是示出根据本公开又一个示例性实施例的功率器件的平面视图；图13是示出根据本公开又一个示例性实施例的功率器件的平面视图；图14是示出根据本公开又一个示例性实施例的功率器件的平面视图；图15-图18示出图14中沿F-F、G-G、H-H、I-I的剖面视图；图19是示出根据本公开又一个示例性实施例的功率器件的平面视图；以及图20示出根据本公开一个实施例的功率器件的制备方法的流程图。具体实施方式下面对本公开的实施例的详细描述涵盖了许多具体细节，以便提供对本公开实施例的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术更清楚的理解。本专利技术绝不限于下面所提出的任何具体配置，而是在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了相关元素、部件的任何修改、替换和改进。下面的详细说明实际上仅仅是示例性的，并且无意于限制本专利技术或本专利技术的应用和使用。而且，无意于使本专利技术受限于前述的
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技术介绍
或下面详细的说明书中提出的所表达或暗示的任何理论。在本公开中使用了缩写“MOSFET”和“IGBT”，它们分别指金属氧化物半导体场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管。MOSFET和IGBT具有导体栅电极，然而应理解导体材料并非一定是金属材料，而可以是例如金属合金、半金属、金属半导体合金或化合物、掺杂半导体、它们的组合。在本公开中，提及的“金属接触”及类似物应该广义地解释为包括上面讨论的各种导体形式而不意欲仅仅限制为金属化导体。适合用在MOSFET和IGBT的绝缘材料的非限制示例有氧化物、氮化物、氧氮混合物、有机绝缘材料及其它电介质。为了简单清楚地说明，附图说明了通常的结构方式，且可能省略对众所周知的特征和技术的描述和细节，以避免不必要地模糊本专利技术。另外，附图中的元件不一定是按比例绘制的。例如，可能相对于其它元件或区域而放大了附图中的一些元件或区域的尺寸，以帮助提高对本专利技术的实施例的理解。在说明书和权利要求书中的诸如“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等序数词可用于类似的元件或步骤之间的区分而不必然用于描述一个特定序列或先后顺序。需要理解，如此使用的术语在适当的情况下是可以互换的，以使本文所描述的专利技术中的实施例，例如，能够按照除了本文说明的或其它方式描述的那些顺次而工作或排列。此外，术语“包含”、“包括”、“具有”以及它们的各种变化，意指覆盖了非排除的包括，以使包括一系列元件或步骤的工艺、方法、产品或设备不必限制为那些元件或步骤，而是可以包括没有明确列出或固有属于这些工艺、方法、产品或设备的其它元件或步骤。这里所使用的术语“连通”定义为直接或间接以电性或非电性方式的连接。如文中所使用的，术语“实质上的”和“实质上地”意味着在实践方式中足以完成所声称的目的，而且那些次要的缺陷，如果有的话，对所声称的目的没有明显的影响。在说明书和权利要求书中的“另外的”是指超正常之外的。例如“另外的高浓度扩散”是指在正常的有源区扩散之外的扩散，并且浓度高于本体浓度。如文中所使用的，术语“衬底”可指半导体衬底，所用半导体不论单晶、多晶还是非晶，并且包括IV族半导体、非IV族半导体、化合物半导体以及有机和无机半导体，并且可以例如是薄膜结构或层叠结构。为了说明的方便和不受局限，本文用硅半导体来描述功率器件及其制备方法，但是本领域技术人员将会理解也可以使用其它半导体材料。此外，各种器件类型和/或掺杂半导体区域可标记为N型或P型，但这只是为了说明的方便而不意欲限制，并且这样的标记可用“第一导电类型”或“第二、相反导电类型”的更通用的描述来代替，其中第一导电类型既可是N型也可是P型，而且第二导电类型也可是P型或N型。根据本公开的一方面，提供一种功率器件，包括：第一器件，第一器件具有多个第一源区，并具有多个第一沟槽，其中，多个第一沟槽把多个第一源区彼此电学隔离；至少一个第二器件，第二器件具有多个第二源区并具有多个第二沟槽，多个第二沟槽把多个第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率器件，包括：第一器件，所述第一器件具有多个第一源区，并具有多个第一沟槽，其中，所述多个第一沟槽把所述多个第一源区彼此电学隔离；至少一个第二器件，所述第二器件具有多个第二源区并具有多个第二沟槽，所述多个第二沟槽把所述多个第二源区彼此电学隔离，并且所述第二器件内嵌在所述第一器件中，并且所述第二源区与所述第一源区被电学隔离；其中，所述第二器件的所述第二沟槽与所述第一器件的相应的第一沟槽相连通，并且其中，所述第二器件的所述多个第二源区以相邻两个第二源区相隔至少一个所述第一器件的所述第一源区的方式被分散排布。

【技术特征摘要】
1.一种功率器件，包括：第一器件，所述第一器件具有多个第一源区，并具有多个第一沟槽，其中，所述多个第一沟槽把所述多个第一源区彼此电学隔离；至少一个第二器件，所述第二器件具有多个第二源区并具有多个第二沟槽，所述多个第二沟槽把所述多个第二源区彼此电学隔离，并且所述第二器件内嵌在所述第一器件中，并且所述第二源区与所述第一源区被电学隔离；其中，所述第二器件的所述第二沟槽与所述第一器件的相应的第一沟槽相连通，并且其中，所述第二器件的所述多个第二源区以相邻两个第二源区相隔至少一个所述第一器件的所述第一源区的方式被分散排布。2.根据权利要求1所述的功率器件，其中，所述第二源区与所述第一源区通过金属间距区被电学隔离，其中所述金属间距区内没有另外的高浓度扩散区。3.根据权利要求1所述的功率器件，其中，所述第二源区与所述第一源区通过金属间距区被电学隔离，其中所述金属间距区内有另外的高浓度扩散区。4.根据权利要求1或3所述的功率器件，其中，所述相邻两个第二源区相隔的至少一个所述第一器件的所述第一源区内有另外的高浓度扩散区。5.根据权利要求1所述的功率器件，其中，每相邻两个第二源区间相隔相同数量的所述第一器件的第一源区，从而所述多个第二源区均匀分布。6.根据权利要求1所述的功率器件，其中，每相邻两个第二源区间相隔不同数量的所述第一器件的第一源区，从而所述多个第二源区非均匀分布。7.根据权利要求1所述的功率器件，其中，所述第一器件和所述第二器件被形成在P+N衬底上，并且所述功率器件为绝缘栅双极型晶体管。8.根据权利要求1所述的功率器件，其中，所述第一器件和所述第二器件被形成在N+N衬底上，并且所述功率器件为金属氧化物半导体场效应晶体管。9.根据权利要求1所述的功率器件，其中，所述第二器件的每个第二源区与所述第一器件的相应一个第一源区相对应，并且所述第二器件的每个第二沟槽与所述第一器件的相应一个第一沟槽相连通。10.根据权利要求9所述的功率器件，其中，所述功率器件还包括多个第三沟槽，每个所述第三沟槽与所述第二器件的一个第二源区相对应，并把与该第二源区相应的两个第二沟槽相连通。11.根据权利要求9所述的功率器件，其中，所述第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽在结构上相同。12.根据权利要求9所述的功率器件，其中，所述第一器件的第一源区具有第一金属接触区，所述第二器件的第二源区具有第二金属接触区，所述第一金属接触区的边界与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王培林，
申请(专利权)人：王培林，
类型：发明
国别省市：北京;11