[发明专利]功率晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种功率晶体管，还涉及一种功率晶体管的制造方法。

背景技术

现代电子电路由于使用环境和使用条件的特殊性，对功率半导体器件的可靠性要求越来越高。功率半导体器件(功率VDMOS、功率IGBT等)由于使用的需要，常常接在感性负载电路中。在器件关断时，感性负载上的电感能够产生负载电路所加电源电压两倍大小的电压，加在器件的漏源极之间，使器件的漏源极之间承受很大的电流冲击。当漏极电压增加且无法被夹断时器件就进入雪崩区，此时的漏-体二极管将产生电流载流子，所有的漏极电流(雪崩电流)将通过漏-体二极管并且受控于电感负载。如果流向体区的电流足够大，它将导通寄生晶体管，使器件产生雪崩击穿，器件可能被烧毁而永久失效。

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负载电路中。传统的增大器件雪崩耐量的方法有：1.增大P阱注入剂量；2.N+注入后再一次进行P+注入；3.增加元胞个数；4.接触孔刻蚀后进行P+注入。前两种方法是通过减小体区电阻，使寄生NPN晶体管的PN结两端的电压低于PN结的开启电压而使寄生晶体管难以导通，从而消除雪崩击穿。第三种方法是通过增大器件的工作电流，从而增大雪崩耐量。第四种方法是改善接触电阻以增大雪崩耐量。但以上方法存在以下缺点：

1、增大P阱注入剂量虽然能增大雪崩耐量，但会增大开启电压VTH，更严重的是会增大导通电阻Rdon，使器件的温升增大，从而使器件的可靠性降低。

2、N+注入后再一次进行P+注入也会增大开启电压VTH，并且增大导通电阻Rdon，使器件的温升增大，从而使器件的可靠性降低。原因是该次P+注入时注入的杂质硼离子紧挨着器件的沟道，在后续的扩散工艺中硼离子会扩散到沟道中，从而增大开启电压VTH，并且增大导通电阻Rdon。

3、增加元胞个数会使芯片的面积增大，从而增大制造成本。

4、接触孔刻蚀后进行P+注入虽然会改善器件中个别元胞接触不良所引起的器件烧毁的情况，但由于一般而言接触孔大小的有限性，通过接触孔注入的P型杂质的区域不够大，对器件体区电阻Rb的减小是有限的，使雪崩耐量的提高幅度不够大，故这种方法提高器件雪崩耐量的效率不高。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高雪崩耐量的功率晶体管。

一种功率晶体管，所述功率晶体管的元胞结构包括第一导电类型的衬底、所述衬底上的第二导电类型的阱区、所述阱区内的第一导电类型的源极区、以及所述阱区上方的栅极，所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型；所述元胞结构还包括将所述阱区至少部分包裹的空穴电流阻碍区，所述空穴电流阻碍区为第二导电类型、且掺杂浓度小于所述阱区的掺杂浓度，所述空穴电流阻碍区从一所述栅极的下方延伸至所述栅极的相邻栅极的下方。

在其中一个实施例中，所述空穴电流阻碍区将所述阱区完全包裹。

在其中一个实施例中，所述空穴电流阻碍区的结深比所述阱区的结深大0.5微米～1微米。

在其中一个实施例中，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。

在其中一个实施例中，所述功率晶体管是垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管或绝缘栅双极型晶体管。

还有必要提高一种功率晶体管的制造方法。

一种功率晶体管的制造方法，包括：涂覆光刻胶，对所述光刻胶进行空穴电流阻碍区光刻，进行空穴电流阻碍区离子注入，以及对注入的离子进行热扩散的步骤；所述热扩散的步骤之后所述注入的离子形成空穴电流阻碍区，所述空穴电流阻碍区将功率晶体管的阱区至少部分包裹，所述空穴电流阻碍区的导电类型与所述阱区的导电类型相同，所述空穴电流阻碍区的掺杂浓度小于所述阱区的掺杂浓度。

在其中一个实施例中，所述进行空穴电流阻碍区离子注入的步骤之后还包括形成终端场限环的步骤和形成有源区的步骤，所述终端场限环与所述空穴电流阻碍区和阱区的导电类型相同，空穴电流阻碍区的掺杂浓度小于所述终端场限环的掺杂浓度。

在其中一个实施例中，所述涂覆光刻胶的步骤之前还包括在晶圆的表面形成预氧化层的步骤，所述进行空穴电流阻碍区离子注入的步骤之后、所述形成终端场限环的步骤之前还包括去除所述光刻胶的步骤和腐蚀所述预氧化层的步骤。

在其中一个实施例中，所述功率晶体管为结终端扩展结构或横向变掺杂结构，所述对光刻胶进行空穴电流阻碍区光刻的步骤与终端光刻采用同一块光刻版、在同一步骤中进行，所述功率晶体管的终端场限环与所述空穴电流阻碍区的导电类型相同，空穴电流阻碍区的掺杂浓度等于所述终端场限环的掺杂浓度。