[发明专利]高可靠性功率器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高可靠性功率器件及其制备方法。其包括：衬底；对任一元胞，在每个元胞沟槽的两侧均制备第二导电类型基区以及基于ballast结构的源极接触孔连接结构；源极接触孔连接结构，包括第一导电类型源区、接触孔以及第二导电类型接触区，第二导电类型接触区位于第二导电类型基区内，在第二导电类型接触区与第一导电类型源区结合部相对应的接触孔侧壁设置第二导电类型接触补偿部；源极金属填充于源极接触孔连接结构内的接触孔内后，补偿基于ballast结构中源极金属与第二导电类型接触区的欧姆接触面积。本发明对形成的ballast结构，能提高反向耐压时的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种功率器件及其制备方法，尤其是一种高可靠性功率器件及其制备方法。

背景技术

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，在中低压功率应用领域，MOSFET器件成为主流，主要用于工业电子、汽车电子和高性能计算等高端领域，作为直流无刷电机驱动、UPS(Uninterruptible Power Supply)、动力电池、CPU(central processing unit)/GPU(graphics processing unit)/MCU(MicrocontrollerUnit)驱动的关键部件，其可靠性尤为重要。

如图1所示，为传统N型沟槽MOSFET器件的一种典型结构，沟槽型MOSFET器件包括栅电极、源电极以及漏电极；其中，在栅电极和源电极加一个电压，当此电压大于阈值电压时，沿着元胞沟槽的P阱区形成反型层，N++源区和N-漂移区形成导电沟道；当在漏电极与源电极间加偏压时，电流流过源电极和漏电极。

图2中示出了沟槽型MOSFET器件内元胞排列的一种典型结构，图2中，TRH用于指示元胞内的元胞沟槽，在元胞沟槽的两侧分别设置一接触孔。接触孔平行于元胞沟槽，并呈一字型排布。

在制备接触孔时，以绝缘介质层(ILD)作为刻蚀掩膜层，进行沟槽刻蚀，刻穿N++源区(刻蚀深度大约0.5um)，此时，即可形成接触孔。为了能形成接触区，在刻蚀形成接触孔后，进行硼离子注入以及退火工艺，以形成与接触孔正对应的P+接触区。

为了形成ballast结构，提升功率器件的短路电流能力，图3示出了一元胞沟槽两侧的接触孔排布的实例。由图3所示的接触孔的排布方式可知，与常规排布方式相比，元胞沟槽一侧的接触孔由N++源区间隔成两部分。

对图3中示出的接触孔排布实例，图4中为沿图3中的虚线进行剖视的示意图，从图4中可以看出；元胞沟槽一侧的接触孔利用N++源区间隔后，导致P+接触区的面积减少，即此时P+接触区与用于形成源电极的源极金属接触面积减少，导致源极金属与P+接触区的接触可靠性有所下降，最终会影响功率器件的可靠性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高可靠性功率器件及其制备方法，对形成的ballast结构，能提高反向耐压时的可靠性。

按照本发明提供的技术方案，所述高可靠性功率器件，包括：

衬底，呈第一导电类型，其中，在所述衬底正面的中心区制备有源区；

有源区，包括若干并联分布的元胞，其中，元胞采用沟槽结构，对任一元胞，所述元胞包括至少一个元胞沟槽，在每个元胞沟槽的两侧均制备第二导电类型基区以及基于ballast结构的源极接触孔连接结构，第二导电类型基区与元胞沟槽的外侧壁接触；

源极接触孔连接结构，包括与第二导电类型基区适配的第一导电类型源区、若干由第一导电类型源区间隔的接触孔以及与接触孔呈一一对应的第二导电类型接触区，其中，第二导电类型接触区位于第二导电类型基区内，在第二导电类型接触区与第一导电类型源区结合部相对应的接触孔侧壁设置第二导电类型接触补偿部；