[实用新型]功率晶体管

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，特别是涉及一种功率晶体管。

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。

实用新型内容

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。

在其中一个实施例中，所述阱区为P阱，所述空穴电流阻碍区为P-区，所述源极区为N+区。

在其中一个实施例中，还包括形成于所述衬底上的第一导电类型的外延层，所述空穴电流阻碍区和阱区形成于所述外延层内。

在其中一个实施例中，所述栅极包括栅氧化层和设于所述栅氧化层上的多晶硅栅。

在其中一个实施例中，所述多晶硅栅为掺杂第一导电类型的离子多晶硅栅。

上述功率晶体管，通过在阱区的外面增加一个与阱区导电类型相同但掺杂浓度小于阱区的空穴电流阻碍区，能较好地阻挡进入阱区的雪崩电流(主要是空穴电流)，从而大大提高功率器件的雪崩耐量。同时因为阱区外面增加的空穴电流阻碍区掺杂浓度较低，不会对器件的开启电压VTH和导通电阻Rdon产生明显的影响，在不影响器件常规参数的同时提高了器件在感性负载环境下工作的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1是一实施例中功率晶体管的制造方法的部分步骤的流程图；