本发明属于半导体,尤其涉及一种宽安全工作区的半导体功率器件及其制作方法。
背景技术:
1、随着mosfet(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)技术发展,从planar mos(平面型)逐步迭代到trench mos(沟槽型),同时制程不断缩小。随着pitch的尺寸不断缩小,元胞密度大大增加。
2、在传统的sgt或者典型的沟槽型半导体器件的结构中,随着元胞密度的增加,电流更加集中。在相同封装体下,pitch较小的产品则热量更容易集中一处,然后导致器件热烧毁。在实际工作中,soa曲线中功耗限制线也会由于器件的热不稳定性而出现拐点,这种情况与器件零温度系数点有关。
3、因此,如何增强器件的散热能力和提高器件的热稳定性,是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明的目的在于使元胞不同位置的阈值电压不同,根据实际场景以及需求对元胞进行组合,使得器件使用过程中当栅源电压较小时,可以选择部分区域不开启,此时器件本身电流不大,部分区域开启就可以完成工作,部分区域不开启,部分区域优先开启的设计,可以降低器件的零温度系数(ztc),较低的ztc电压和电流值减小了器件工作的正温度系数区域,从而提高了器件的热稳定性,获得更为宽泛的安全工作区(soa)。
2、为实现上述目的,本发明提供了一种宽安全工作区的半导体功率器件的制作方法,包括:
3、提供一外延层,在所述外延层上形成阻挡层;
4、在所述外延层和阻挡层上进行蚀刻,形成沟槽;
5、在所述沟槽的内部形成场氧化层;
6、在所述沟槽的内部沉积多晶硅并回刻,形成源极多晶硅;
7、蚀刻去除位于所述源极多晶硅上方的场氧化层;
8、在所述源极多晶硅上方形成隔离氧化层;
9、在所述隔离氧化层上方的沟槽侧壁形成栅极氧化层;
10、在所述沟槽的内部沉积多晶硅并回刻,形成栅极多晶硅,所述栅极多晶硅的上表面与所述沟槽的开口处齐平;
11、设置掩膜层,所述掩膜层覆盖第一区域,且掩膜层不覆盖第二区域;
12、蚀刻所述第二区域内的栅极多晶硅,使所述第二区域内的栅极多晶硅的高度低于所述第一区域的栅极多晶硅的高度;
13、去除掩膜层后,分别进行离子注入,形成源区和体区。
14、优选地,所述掩膜层为光刻胶。
15、优选地,所述蚀刻在所述第二区域的栅极多晶硅,具体为:通过干法蚀刻工艺进行蚀刻。
16、优选地,所述在所述源极多晶硅上方形成隔离氧化层,具体为:先通过hdp沉积形成半成品隔离氧化层,然后对所述半成品隔离氧化层进行干法蚀刻形成所述隔离氧化层。
17、优选地,所述在所述隔离氧化层上方的沟槽侧壁形成栅极氧化层,具体为:通过热氧化工艺形成栅极氧化层。
18、本发明另一方面提供了一种宽安全工作区的半导体功率器件,采用上述的制作方法制作而成。
19、本发明另一方面提供了一种宽安全工作区的半导体功率器件,包括外延层,所述外延层内设置有第一沟槽和第二沟槽;所述第一沟槽和第二沟槽均包括场氧化层、隔离氧化层、源极多晶硅和栅极氧化层,所述第一沟槽还包括第一栅极多晶硅,所述第二沟槽还包括第二栅极多晶硅;
20、所述场氧化层设置在沟槽内,所述场氧化层上方设置有源极多晶硅,所述隔离氧化层设置在源极多晶硅上方,所述第一栅极多晶硅和第二栅极多晶硅分别设置在第一沟槽和第二沟槽的隔离氧化层上方;
21、所述第一栅极多晶硅与第二栅极多晶硅的高度不同。
22、优选地,所述第一栅极多晶硅的上表面与所述第一沟槽的开口处齐平,所述第二栅极多晶硅的上表面低于所述第一栅极多晶硅的上表面。
23、本发明的有益效果是:
24、本发明在第一沟槽内的第一栅极多晶硅比第二区域的栅极多晶硅要高,经过p+和n+注入,高度较高的第一栅极多晶硅的区域阈值电压更高,高度较低的第二栅极多晶硅的区域阈值电压更低,使的同一器件的有源区的不同区域具有不同的阈值电压,成功降低器件的零温度系数点,改善了mos的热失效情况,使mos器件具有更宽的安全工作区(soa)。
1.一种宽安全工作区的半导体功率器件的制作方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,所述掩膜层为光刻胶。
3.根据权利要求2所述的制作方法,其特征在于,所述蚀刻在所述第二区域的栅极多晶硅,具体为:通过干法蚀刻工艺进行蚀刻。
4.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,所述在所述源极多晶硅上方形成隔离氧化层,具体为:先通过hdp沉积形成半成品隔离氧化层,然后对所述半成品隔离氧化层进行干法蚀刻形成所述隔离氧化层。
5.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,所述在所述隔离氧化层上方的沟槽侧壁形成栅极氧化层,具体为:通过热氧化工艺形成栅极氧化层。
6.一种宽安全工作区的半导体功率器件,其特征在于,采用权利要求1-5任一项所述的制作方法制作而成。
7.一种宽安全工作区的半导体功率器件,其特征在于,包括外延层,所述外延层内设置有第一沟槽和第二沟槽;所述第一沟槽和第二沟槽均包括场氧化层、隔离氧化层、源极多晶硅和栅极氧化层,所述第一沟槽还包括第一栅极多晶硅,所述第二沟槽还包括第二栅极多晶硅;
8.根据权利要求7所述的半导体功率器件,其特征在于,所述第一栅极多晶硅的上表面与所述第一沟槽的开口处齐平,所述第二栅极多晶硅的上表面低于所述第一栅极多晶硅的上表面。