能够提高雪崩耐量能力的超结器件结构制造技术

本发明专利技术公开了一种能够提高雪崩耐量能力的超结器件结构，包括超结器件的元胞区域、终端，终端设置于元胞区域的外围；在超结器件的元胞区域中，元胞沟槽的顶层覆盖有元胞体注入区，多块元胞N型离子注入区覆盖于元胞体注入区内的部分区域；元胞N型离子注入区的顶层覆盖有元胞源区接触孔，元胞源区接触孔为长条形，元胞源区接触孔沿元胞N型离子注入区的长度方向延伸。在所述元胞源区接触孔的长度方向，元胞源区接触孔全部覆盖元胞N型离子注入区，而只覆盖元胞体注入区的部分区域。本发明专利技术能够大大增加孔与元胞体注入区的面积，从而更稳定地控制元胞体注入区的零电位，降低寄生晶体管的基区电阻，提高寄生晶体管触发开启的条件，有效防止寄生晶体管的触发开启。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件结构，具体涉及一种能够提高雪崩耐量能力的超结器件结构。
技术介绍
功率半导体器件是不断发展的功率-电子系统的内在驱动力，尤其是在节约能源、动态控制、噪音减少等方面。功率半导体主要应用于对能源与负载之间的能量进行控制，并且应当拥有精度高、速度快和功耗低的特点。二十世纪八十年代末九十年代初，一种新概念的提出打破了“硅限”，它可以同时得到低通态功耗和高开关速度，这一概念经过演化和完善之后，得到了“超结理论(Super junction Theory)”。应用超结理论的典型产品是1998年德国西门子的英飞凌(Infineon)公司推出的C00LM0STM器件。当时推出的C00LM0STM产品的革命性突破在于在其工作范围内(耐压600 800V)，相对于传统技术，在相同的芯片面积上，其导通电阻(主要是漂移层电阻)降低了 80 90%，打破了硅限，并且具有闻开关速度。如图1所示为超结结构应用于N型纵向功率MOS器件，即N型C00LM0STM结构。该结构导通过程中只有多数载流子——电子，而没有少数载流子的参与，因此，其开关损耗与传统的功率MOSFET相同，而且其电压支持层的杂质掺杂浓度可以提高将近一个数量级。此外，由于垂直方向上插入P型区，可以补偿过量的电流导通电荷。在漂移层加反向偏置电压，将产生一个横向电场，使Pn结耗尽。当电压达到一定值时，漂移层完全耗尽，将起到电压支持层的作用。由于掺杂浓度的大幅提`高，在相同的击穿电压下，导通电阻RON可以大大降低，甚至突破硅限。同样，可以在相同的击穿电压、相同的导通电阻RON下使用更小的管芯面积，从而减小栅电荷，提高开关频率。由于超结器件是多子器件，因此，该器件没有双极型晶体管的电流拖尾现象，所以，超结器件可以同时得到低通态功耗和高开关速度。但是，超结器件的应用受限于其雪崩耐量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够提高雪崩耐量能力的超结器件结构，它可以显著而有效地提高超结器件的雪崩耐量。为解决上述技术问题，本专利技术能够提高雪崩耐量能力的超结器件结构的技术解决方案为包括超结器件的元胞区域、终端，终端设置于元胞区域的外围；在超结器件的元胞区域中，元胞沟槽的顶层覆盖有元胞体注入区，多块元胞N型离子注入区覆盖于元胞体注入区内的部分区域；元胞N型离子注入区的顶层覆盖有元胞源区接触孔，元胞源区接触孔为长条形，元胞源区接触孔沿元胞N型离子注入区的长度方向延伸。在所述元胞源区接触孔的长度方向，元胞源区接触孔全部覆盖元胞N型离子注入区，且覆盖元胞体注入区的部分区域。在所述元胞源区接触孔的宽度方向，元胞源区接触孔覆盖两块元胞N型离子注入区之间的元胞体注入区，以及两块元胞N型离子注入区的边缘区域。 所述终端的保护环包括多根长条形P型沟槽，沟槽在四个角落变成圆弧形状，各根P型沟槽的宽度等于元胞区域中的P型元胞沟槽的宽度。通过所述元胞源区接触孔进行P型重掺杂注入，在元胞源区接触孔与元胞体注入区接触的表面形成欧姆接触；所述P型重掺杂注入的浓度低于元胞N型离子注入区的注入浓度。所述P型重掺杂注入通过多次注入而实现，使欧姆接触的表面浓度小于底部浓度。本专利技术可以达到的技术效果是本专利技术能够大大增加孔与元胞体注入区的面积，从而更稳定地控制元胞体注入区的零电位，降低寄生晶体管的基区电阻，提高寄生晶体管触发开启的条件。本专利技术能够增加源区接触孔对于体电位的控制，降低接触电阻，从而有效地提高超结器件在关断时候的雪崩耐量EAS (energy avalanche switching)。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明图1是现有技术超结结构应用于N型纵向功率MOS器件的示意图图2是本专利技术能够提高雪崩耐量能力的超结器件结构的示意图3是图2中C的局部放大图图4是图3中AA’的剖面图5是图3中BB’的剖面图。图中附图标记说明101为元胞区域，102为终端，30为元胞体注入区，41为元胞沟槽，50为元胞N型离子注入区，61为元胞源区接触孔，40为沟槽，60为终端接触孔，10为衬底，20为外延区。具体实施例方式如图2所示，本专利技术能够提高雪崩耐量能力的超结器件结构，包括超结器件的元胞区域101、终端102，终端102设置于元胞区域101的外围；终端102的保护环包括多根长条形P型沟槽40，沟槽40在四个角落变成圆弧形状，各根P型沟槽40的宽度相等，并等于元胞区域101 (即器件电流流动区)中的P型元胞沟槽41的宽度；如图3至图5所示为超结器件元胞与终端交接处的版图结构，在超结器件的元胞区域101中，元胞沟槽41的顶层覆盖有元胞体注入区30，多块元胞N型离子注入区50覆盖于元胞体注入区30内的部分区域；元胞N型离子注入区50的顶层覆盖有元胞源区接触孔61，元胞源区接触孔61为长条形，元胞源区接触孔61沿元胞N型离子注入区50的长度方向延伸；如图4所示,在元胞源区接触孔61的长度方向，元胞源区接触孔61全部覆盖元胞N型离子注入区50，同时只覆盖元胞体注入区30的部分区域；如图5所示,在元胞源区接触孔61的宽度方向，元胞源区接触孔61覆盖两块元胞N型离子注入区50之间的元胞体注入区30，以及两块元胞N型离子注入区50的边缘区域，确保元胞N型离子注入区50与元胞体注入区30同时接触。通过元胞源区接触孔61进行P型重掺杂注入，在元胞源区接触孔61与元胞体注入区30接触的表面形成欧姆接触；P型重掺杂注入的浓度低于元胞N型离子注入区50的浓度，以确保元胞源区接触孔61与N型接触部分的N型掺杂不被中和；P型重掺杂注入可以分多次注入，形成表面淡，底部浓的分布。本专利技术的元胞源区接触孔61与元胞N型离子注入区50和元胞体注入区30均有交叠，能够保证与源区 和体区的良好接触。 本专利技术的元胞源区接触孔61长出元胞N型离子注入区50的设计更有效地控制了超结器件元胞与终端过渡区中元胞体注入区30的电位，降低了由于控制电位所引入的元胞体电阻，从而有效防止寄生晶体管的触发开启。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够提高雪崩耐量能力的超结器件结构，其特征在于：包括超结器件的元胞区域、终端，终端设置于元胞区域的外围；在超结器件的元胞区域中，元胞沟槽的顶层覆盖有元胞体注入区，多块元胞N型离子注入区覆盖于元胞体注入区内的部分区域；元胞N型离子注入区的顶层覆盖有元胞源区接触孔，元胞源区接触孔为长条形，元胞源区接触孔沿元胞N型离子注入区的长度方向延伸。

【技术特征摘要】
1.一种能够提高雪崩耐量能力的超结器件结构，其特征在于包括超结器件的元胞区域、终端，终端设置于元胞区域的外围；在超结器件的元胞区域中，元胞沟槽的顶层覆盖有元胞体注入区，多块元胞N型离子注入区覆盖于元胞体注入区内的部分区域；元胞N型离子注入区的顶层覆盖有元胞源区接触孔，元胞源区接触孔为长条形，元胞源区接触孔沿元胞N型离子注入区的长度方向延伸。2.根据权利要求1所述的能够提高雪崩耐量能力的超结器件结构，其特征在于在所述元胞源区接触孔的长度方向，元胞源区接触孔全部覆盖元胞N型离子注入区，且覆盖元胞体注入区的部分区域。3.根据权利要求1或2所述的能够提高雪崩耐量能力的超结器件结构，其特征在于在所述元胞源区接触孔的宽度方向，元胞源区接触孔覆盖两块元胞N型离子注入区之间的元胞体...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓明，刘梅，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：