本技術(shù)屬于半導(dǎo)體，尤其涉及一種寬安全工作區(qū)的半導(dǎo)體功率器件及其制作方法。

背景技術(shù)：

1、隨著mosfet(metal-oxide-semiconductor?field-effect?transistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)技術(shù)發(fā)展，從planar?mosfet(平面型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)逐步迭代到trench?mosfet(溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)，同時(shí)制程不斷縮小。隨著pitch的尺寸不斷縮小，元胞密度大大增加。

2、在傳統(tǒng)的sgt或者典型的溝槽型半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)中，隨著元胞密度的增加，電流更加集中。在相同封裝體下，pitch較小的產(chǎn)品則熱量更容易集中一處，然后導(dǎo)致器件熱燒毀。在實(shí)際工作中，soa曲線中功耗限制線也會由于器件的熱不穩(wěn)定性而出現(xiàn)拐點(diǎn)，這種情況與器件零溫度系數(shù)點(diǎn)有關(guān)。

3、因此，如何增強(qiáng)器件的散熱能力和提高器件的熱穩(wěn)定性，是一個(gè)亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于使元胞不同位置的閾值電壓不同，根據(jù)實(shí)際場景以及需求對元胞進(jìn)行組合，使得器件使用過程中當(dāng)柵源電壓較小時(shí)，可以選擇部分區(qū)域不開啟，此時(shí)器件本身電流不大，部分區(qū)域開啟就可以完成工作，部分區(qū)域不開啟，部分區(qū)域優(yōu)先開啟的設(shè)計(jì)，可以降低器件的零溫度系數(shù)(ztc)，較低的ztc電壓和電流值減小了器件工作的正溫度系數(shù)區(qū)域，從而提高了器件的熱穩(wěn)定性，獲得更為寬泛的安全工作區(qū)(soa)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種寬安全工作區(qū)的半導(dǎo)體功率器件的制作方法，包括：

3、提供一外延層，在所述外延層上形成阻擋層；

4、在所述外延層和阻擋層上進(jìn)行蝕刻，形成溝槽；

5、在所述溝槽的內(nèi)部形成場氧化層；

6、在所述溝槽的內(nèi)部沉積多晶硅并回刻，形成源極多晶硅；

7、蝕刻去除位于所述源極多晶硅上方的場氧化層；

8、在所述源極多晶硅上方形成隔離氧化層；

9、在所述隔離氧化層上方的溝槽側(cè)壁形成柵極氧化層；

10、在所述溝槽的內(nèi)部沉積多晶硅并回刻，形成柵極多晶硅，所述柵極多晶硅的上表面與所述溝槽的開口處齊平；

11、設(shè)置掩膜層，所述掩膜層覆蓋第一區(qū)域，且掩膜層不覆蓋第二區(qū)域；

12、蝕刻所述第二區(qū)域內(nèi)的柵極多晶硅，使所述第二區(qū)域內(nèi)的柵極多晶硅的高度低于所述第一區(qū)域的柵極多晶硅的高度；

13、去除掩膜層后，分別進(jìn)行離子注入，形成源區(qū)和體區(qū)。

14、優(yōu)選地，所述掩膜層為光刻膠。

15、優(yōu)選地，所述蝕刻在所述第二區(qū)域的柵極多晶硅，具體為：通過干法蝕刻工藝進(jìn)行蝕刻。

16、優(yōu)選地，所述在所述源極多晶硅上方形成隔離氧化層，具體為：先通過hdp沉積形成半成品隔離氧化層，然后對所述半成品隔離氧化層進(jìn)行干法蝕刻形成所述隔離氧化層。

17、優(yōu)選地，所述在所述隔離氧化層上方的溝槽側(cè)壁形成柵極氧化層，具體為：通過熱氧化工藝形成柵極氧化層。

18、本實(shí)用新型另一方面提供了一種寬安全工作區(qū)的半導(dǎo)體功率器件，采用上述的制作方法制作而成。

19、本實(shí)用新型另一方面提供了一種寬安全工作區(qū)的半導(dǎo)體功率器件，包括外延層，所述外延層內(nèi)設(shè)置有第一溝槽和第二溝槽；所述第一溝槽和第二溝槽均包括場氧化層、隔離氧化層、源極多晶硅和柵極氧化層，所述第一溝槽還包括第一柵極多晶硅，所述第二溝槽還包括第二柵極多晶硅；

20、所述場氧化層設(shè)置在溝槽內(nèi)，所述場氧化層上方設(shè)置有源極多晶硅，所述隔離氧化層設(shè)置在源極多晶硅上方，所述第一柵極多晶硅和第二柵極多晶硅分別設(shè)置在第一溝槽和第二溝槽的隔離氧化層上方；

21、所述第一柵極多晶硅與第二柵極多晶硅的高度不同。

22、優(yōu)選地，所述第一柵極多晶硅的上表面與所述第一溝槽的開口處齊平，所述第二柵極多晶硅的上表面低于所述第一柵極多晶硅的上表面。

23、本實(shí)用新型的有益效果是：

24、本實(shí)用新型在第一溝槽內(nèi)的第一柵極多晶硅比第二區(qū)域的柵極多晶硅要高，經(jīng)過p+和n+注入，高度較高的第一柵極多晶硅的區(qū)域閾值電壓更高，高度較低的第二柵極多晶硅的區(qū)域閾值電壓更低，使的同一器件的有源區(qū)的不同區(qū)域具有不同的閾值電壓，成功降低器件的零溫度系數(shù)點(diǎn)，改善了mos的熱失效情況，使mos器件具有更寬的安全工作區(qū)(soa)。

技術(shù)特征：

1.一種寬安全工作區(qū)的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，包括外延層，所述外延層內(nèi)設(shè)置有第一溝槽和第二溝槽；所述第一溝槽和第二溝槽均包括場氧化層、隔離氧化層、源極多晶硅和柵極氧化層，所述第一溝槽還包括第一柵極多晶硅，所述第二溝槽還包括第二柵極多晶硅；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，所述第一柵極多晶硅的上表面與所述第一溝槽的開口處齊平，所述第二柵極多晶硅的上表面低于所述第一柵極多晶硅的上表面。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種寬安全工作區(qū)的半導(dǎo)體功率器件的制作方法，包括提供一外延層；形成阻擋層；形成溝槽；形成場氧化層；形成源極多晶硅；形成隔離氧化層；形成柵極氧化層；沉積多晶硅并回刻，形成柵極多晶硅；設(shè)置掩膜層；蝕刻柵極多晶硅；去除掩膜層；進(jìn)行離子注入，形成所述半導(dǎo)體功率器件。本技術(shù)通過使元胞不同位置的閾值電壓不同，根據(jù)實(shí)際場景以及需求對元胞進(jìn)行組合，使得器件使用過程中當(dāng)柵源電壓較小時(shí)，可以選擇部分區(qū)域不開啟，此時(shí)器件本身電流不大，部分區(qū)域開啟就可以完成工作，部分區(qū)域不開啟對于整個(gè)器件而言功率密度減小，散熱能力增強(qiáng)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉科科,鐘義棟,董云
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中晶新源（上海）半導(dǎo)體有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240327
技術(shù)公布日：2024/10/28