功率器件及其制備方法
【專利摘要】本公開提供功率器件及其制備方法。功率器件包括：第一器件，具有多個(gè)第一源區(qū)和多個(gè)第一溝槽，多個(gè)第一溝槽把多個(gè)第一源區(qū)彼此電學(xué)隔離；至少一個(gè)第二器件，具有多個(gè)第二源區(qū)和多個(gè)第二溝槽，多個(gè)第二溝槽把多個(gè)第二源區(qū)彼此電學(xué)隔離，其中第二器件內(nèi)嵌在第一器件中，并且第二源區(qū)與第一源區(qū)通過金屬間距區(qū)被電學(xué)隔離；其中，第二器件的第二溝槽與第一器件的第一溝槽是斷開的，但通過多晶硅結(jié)構(gòu)相連通，該多晶硅結(jié)構(gòu)位于第一溝槽和第二溝槽之上。根據(jù)本公開的功率器件及其制備方法，通過利用多晶硅結(jié)構(gòu)，第二器件的工作溝道與第一器件的工作溝道能夠徹底斷開，而第二器件的溝槽與第一器件的溝槽能夠?qū)崿F(xiàn)連通。
【專利說明】
功率器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本公開涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及功率器件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于功率器件，為了監(jiān)控該器件工作狀態(tài)，要定量(通常是按主器件電流量縮小一個(gè)比例系數(shù)，這個(gè)系數(shù)一般用CSR表示)適時(shí)全量程測量該器件傳導(dǎo)的電流量，以確保該器件的安全可靠，例如汽車電子領(lǐng)域。傳統(tǒng)地，可以在整個(gè)器件(稱為主器件)內(nèi)選擇一個(gè)適當(dāng)位置耦合進(jìn)諸如鏡像電流器件的電流傳感器件來提供這種測量。電流傳感器件與主器件的耦合與隔離是非常重要的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]根據(jù)本公開的一方面，提供一種功率器件，包括:第一器件，第一器件具有多個(gè)第一源區(qū)并具有多個(gè)第一溝槽，其中，多個(gè)第一溝槽把多個(gè)第一源區(qū)彼此電學(xué)隔離;至少一個(gè)第二器件，第二器件具有多個(gè)第二源區(qū)并具有多個(gè)第二溝槽，多個(gè)第二溝槽把多個(gè)第二源區(qū)彼此電學(xué)隔離，其中第二器件內(nèi)嵌在第一器件中，并且第二源區(qū)與第一源區(qū)通過金屬間距區(qū)被電學(xué)隔離;其中，第一溝槽與第二溝槽是斷開的，但通過多晶硅結(jié)構(gòu)被連通，該多晶硅結(jié)構(gòu)位于第一溝槽和第二溝槽之上。
[0004]根據(jù)本公開的另一方面，提供一種功率器件的制備方法，包括:提供襯底;在襯底上形成第一器件的體區(qū)和至少一個(gè)第二器件的體區(qū)；在第一器件的體區(qū)內(nèi)形成用于第一器件的多個(gè)第一溝槽，并且在第二器件的體區(qū)內(nèi)形成用于第二器件的多個(gè)第二溝槽，第一溝槽與第二溝槽是斷開的；形成多晶硅結(jié)構(gòu)，該多晶硅結(jié)構(gòu)將第一溝槽與第二溝槽相連通;形成用于第一器件的多個(gè)第一源區(qū)和用于第二器件的多個(gè)第二源區(qū)，其中，多個(gè)第一源區(qū)通過多個(gè)第一溝槽被彼此電學(xué)隔離，多個(gè)第二源區(qū)通過多個(gè)第二溝槽被彼此電學(xué)隔離，其中，第二器件的第二源區(qū)與第一器件的第一源區(qū)通過金屬間距區(qū)被電學(xué)隔離，并且其中，多晶硅結(jié)構(gòu)位于第一溝槽和第二溝槽之上。
[0005]根據(jù)本公開的功率器件及其制備方法，通過利用多晶硅結(jié)構(gòu)，第二器件工作的溝道能夠與第一器件工作的溝槽徹底斷開，而第二器件與第一器件的溝槽能夠?qū)崿F(xiàn)連通，從而提供一種簡單有效的耦合與隔離方式。
【附圖說明】
[0006]通過參考附圖會(huì)更加清楚地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對(duì)本公開進(jìn)行任何限制，在附圖中:
[0007]圖1是示出根據(jù)本公開一些示例性實(shí)施例的功率器件的簡化平面視圖；
[0008]圖2是示出根據(jù)本公開一些示例性實(shí)施例的功率器件的細(xì)節(jié)的平面視圖；
[0009]圖3是示出根據(jù)本公開一些示例性實(shí)施例的多晶硅結(jié)構(gòu)的布置方式；
[0010]圖4是示出圖2的區(qū)域a中的P+區(qū)的布置圖示；[0011 ]圖5-圖9分別示出圖2中沿A-A、B-B、C-C、D-D、E-E的剖面視圖；
[0012]圖10是示出根據(jù)本公開一些示例性實(shí)施例的布置有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)的示例剖面視圖；
[0013]圖11是示出根據(jù)本公開一些示例性實(shí)施例的功率器件的細(xì)節(jié)的平面視圖；
[0014]圖12是示出圖11的區(qū)域c中的P+區(qū)的布置圖示；
[0015]圖13-圖14分別示出圖11中沿F-F、G-G的剖面視圖；
[0016]圖15是示出根據(jù)本公開一些示例性實(shí)施例的圖11的區(qū)域c中的P+區(qū)的布置圖示；
[0017]圖16是示出根據(jù)本公開一些示例性實(shí)施例的功率器件的平面視圖；
[0018]圖17是示出圖16中沿H-H的剖面視圖；
[0019]圖18是示出根據(jù)本公開一些示例性實(shí)施例的功率器件的平面視圖；
[0020]圖19是示出根據(jù)本公開一些示例性實(shí)施例的功率器件的平面視圖；以及[0021 ]圖20是示出根據(jù)本公開一些示例性實(shí)施例的功率器件的制備方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面對(duì)本公開的實(shí)施例的詳細(xì)描述涵蓋了許多具體細(xì)節(jié)，以便提供對(duì)本公開實(shí)施例的全面理解。但是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以在不需要這些具體細(xì)節(jié)中的一些細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。下面對(duì)實(shí)施例的描述僅僅是為了通過示出本發(fā)明的示例來提供對(duì)本發(fā)明更清楚的理解。本發(fā)明絕不限于下面所提出的任何具體配置，而是在不脫離本發(fā)明的精神的前提下覆蓋了相關(guān)元素、部件的任何修改、替換和改進(jìn)。
[0023]下面的詳細(xì)說明實(shí)際上僅僅是示例性的，并且無意于限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用和使用。而且，無意于使本發(fā)明受限于前述的技術(shù)領(lǐng)域、【背景技術(shù)】或下面詳細(xì)的說明書中提出的所表達(dá)或暗示的任何理論。
[0024]在本公開中使用了縮寫“M0SFET”和“IGBT”，它們分別指金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管和絕緣柵雙極型晶體管。MOSFET和IGBT具有導(dǎo)體柵電極，然而應(yīng)理解導(dǎo)體材料并非一定是金屬材料，而可以是例如金屬合金、半金屬、金屬半導(dǎo)體合金或化合物、摻雜半導(dǎo)體、它們的組合。在本公開中，提及的“金屬接觸”及類似物應(yīng)該廣義地解釋為包括上面討論的各種導(dǎo)體形式而不意欲僅僅限制為金屬化導(dǎo)體。適合用在MOSFET和IGBT的絕緣材料的非限制示例有氧化物、氮化物、氧氮混合物、有機(jī)絕緣材料及其它電介質(zhì)。
[0025]為了簡單清楚地說明，【附圖說明】了通常的結(jié)構(gòu)方式，且可能省略對(duì)眾所周知的特征和技術(shù)的描述和細(xì)節(jié)，以避免不必要地模糊本發(fā)明。另外，附圖中的元件不一定是按比例繪制的。例如，可能相對(duì)于其它元件或區(qū)域而放大了附圖中的一些元件或區(qū)域的尺寸，以幫助提高對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的理解。
[0026]在說明書和權(quán)利要求書中的諸如“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等序數(shù)詞可用于類似的元件或步驟之間的區(qū)分而不必然用于描述一個(gè)特定序列或先后順序。需要理解，如此使用的術(shù)語在適當(dāng)?shù)那闆r下是可以互換的，以使本文所描述的發(fā)明中的實(shí)施例，例如，能夠按照除了本文說明的或其它方式描述的那些順次而工作或排列。此外，術(shù)語“包含”、“包括”、“具有”以及它們的各種變化，意指覆蓋了非排除的包括，以使包括一系列元件或步驟的工藝、方法、產(chǎn)品或設(shè)備不必限制為那些元件或步驟，而是可以包括沒有明確列出或固有屬于這些工藝、方法、產(chǎn)品或設(shè)備的其它元件或步驟。這里所使用的術(shù)語“連通”定義為直接或間接以電性或非電性方式的連接。如文中所使用的，術(shù)語“實(shí)質(zhì)上的”和“實(shí)質(zhì)上地”意味著在實(shí)踐方式中足以完成所聲稱的目的，而且那些次要的缺陷，如果有的話，對(duì)所聲稱的目的沒有明顯的影響。
[0027]在說明書和權(quán)利要求書中的“另外的”是指超正常之外的。例如，“另外的高濃度擴(kuò)散”是指在正常的有源區(qū)擴(kuò)散之外的擴(kuò)散，并且濃度高于本體濃度;如文中所使用的，術(shù)語“襯底”可指半導(dǎo)體襯底，所用半導(dǎo)體不論單晶、多晶還是非晶，并且包括IV族半導(dǎo)體、非IV族半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體以及有機(jī)和無機(jī)半導(dǎo)體，并且可以例如是薄膜結(jié)構(gòu)或?qū)盈B結(jié)構(gòu)。
[0028]為了說明的方便和不受局限，本文用硅半導(dǎo)體來描述功率器件及其制備方法，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解也可以使用其它半導(dǎo)體材料。此外，各種器件類型和/或摻雜半導(dǎo)體區(qū)域可標(biāo)記為N型或P型，但這只是為了說明的方便而不意欲限制，并且這樣的標(biāo)記可用“第一導(dǎo)電類型”或“第二、相反導(dǎo)電類型”的更通用的描述來代替，其中第一導(dǎo)電類型既可是N型也可是P型，而且第二導(dǎo)電類型也可是P型或N型。
[0029]根據(jù)本公開的一方面，提供一種功率器件，包括:第一器件，第一器件具有多個(gè)第一源區(qū)并具有多個(gè)第一溝槽，其中，多個(gè)第一溝槽把多個(gè)第一源區(qū)彼此電學(xué)隔離;至少一個(gè)第二器件，第二器件具有多個(gè)第二源區(qū)并具有多個(gè)第二溝槽，多個(gè)第二溝槽把多個(gè)第二源區(qū)彼此電學(xué)隔離，其中第二器件內(nèi)嵌在第一器件中，并且第二源區(qū)與第一源區(qū)通過金屬間距區(qū)被電學(xué)隔離;其中，第一溝槽與第二溝槽是斷開的，但通過多晶硅結(jié)構(gòu)被連通，該多晶硅結(jié)構(gòu)位于第一溝槽和第二溝槽之上。
[°03°]在一些不例性實(shí)施例中，第二器件的多個(gè)第二源區(qū)集中排布。在一些不例性實(shí)施例中，第二器件的多個(gè)第二源區(qū)以相鄰兩個(gè)第二源區(qū)相隔至少一個(gè)第一器件的第一源區(qū)的方式被分散排布。每相鄰兩個(gè)第二源區(qū)間相隔相同數(shù)量的第一器件的第一源區(qū)，或者每相鄰兩個(gè)第二源區(qū)間相隔不同數(shù)量的第一器件的第一源區(qū)。
[0031]在一些不例性實(shí)施例中，多晶娃結(jié)構(gòu)為一整體的多晶娃結(jié)構(gòu)，并且多個(gè)第一溝槽和多個(gè)第二溝槽通過該整體的多晶硅結(jié)構(gòu)被連通。在一些示例性實(shí)施例中，多晶硅結(jié)構(gòu)包括多個(gè)子結(jié)構(gòu)，每個(gè)子結(jié)構(gòu)將第二器件的至少一個(gè)第二溝槽與第一器件的相應(yīng)至少一個(gè)第一溝槽相連通。
[0032]在一些示例性實(shí)施例中，第二器件的每個(gè)第二源區(qū)與第一器件的相應(yīng)一個(gè)第一源區(qū)相對(duì)應(yīng)。功率器件還包括多個(gè)第三溝槽和多個(gè)第四溝槽，其中，每個(gè)第三溝槽把第二器件的相應(yīng)一個(gè)第二源區(qū)兩側(cè)的第二溝槽的端部相連通，每個(gè)第四溝槽把第一器件的與第二源區(qū)對(duì)應(yīng)的第一源區(qū)兩側(cè)的第一溝槽相連通，并且多晶硅結(jié)構(gòu)包括多個(gè)子結(jié)構(gòu)，每個(gè)子結(jié)構(gòu)將每個(gè)第三溝槽與相應(yīng)的第四溝槽相連通。替代地，功率器件還包括多個(gè)第三溝槽和多個(gè)第四溝槽，其中，每個(gè)第三溝槽把第二器件的相應(yīng)一個(gè)第二源區(qū)兩側(cè)的兩個(gè)第二溝槽的端部相連通，每個(gè)第四溝槽把第一器件的不與第二源區(qū)對(duì)應(yīng)的第一源區(qū)兩側(cè)的兩個(gè)第一溝槽相連通，并且多個(gè)第三溝槽與多個(gè)第四溝槽通過多晶硅結(jié)構(gòu)被連通。第三溝槽和第四溝槽分別為半環(huán)形或直條形。
[0033]在一些示例性實(shí)施例中，第二器件具有源極引出線金屬，該源極引出線金屬被連接到功率器件的源極引出端，其中，該源極引出線金屬下方有一定數(shù)量的第一器件的第一源區(qū)。金屬間距區(qū)以及第二器件的源極引出線金屬下方的第一器件的源區(qū)部分中的至少一者內(nèi)沒有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)或者這二者都有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)。在一些示例性實(shí)施例中，在第二器件的第二源區(qū)被分散排布的情況中，第二器件的第二源區(qū)相隔的至少一個(gè)第一器件的第一源區(qū)的部分中沒有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)。替代地，在第二器件的第二源區(qū)被分散排布的情況中，第二器件的第二源區(qū)相隔的至少一個(gè)第一器件的第一源區(qū)的部分中有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)。另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)可以為另外的P++區(qū)。
[0034]在一些示例性實(shí)施例中，第一器件的第一源區(qū)具有第一P+區(qū)，第二器件的第二源區(qū)具有第二P+區(qū)，其中，第一P+區(qū)與第二P+區(qū)相連通。在一些示例性實(shí)施例中，在金屬間距區(qū)下方的體區(qū)中具有第三P+區(qū)，第三P+區(qū)大致與相連的第一P+區(qū)和第二P+區(qū)垂直。在一些示例性實(shí)施例中，第三P+區(qū)包括多個(gè)子P+區(qū)，這多個(gè)子P+區(qū)互不相連，并且每個(gè)子P+區(qū)與第二器件的一個(gè)第二源區(qū)相對(duì)應(yīng)。
[0035]第一器件和第二器件被形成在P+N襯底上并且功率器件為絕緣柵雙極型晶體管，或者第一器件和第二器件被形成在N+N襯底上并且功率器件為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。
[0036]根據(jù)本公開的功率器件及其制備方法，通過利用多晶硅結(jié)構(gòu)，第二器件工作的溝道能夠與第一器件工作的溝槽徹底斷開，而第二器件的溝槽與第一器件的溝槽能夠相連通，從而提供一種簡單有效的耦合與隔離方式。
[0037]下面將參照附圖來更詳細(xì)的描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。
[0038]圖1是示出根據(jù)本公開一些示例性實(shí)施例的功率器件100的簡化平面視圖。如圖1所示，功率器件100包括第一器件I和第二器件2。在一個(gè)示例中，第二器件2可以為電流傳感器件，例如鏡像電流器件。第二器件2形成在與第一器件I相同的襯底3上，S卩，第二器件2和第一器件I被親合在同一個(gè)芯片內(nèi)，從而第二器件2與第一器件I能夠盡可能處于同樣的條件(例如溫度)下。襯底3可以為P+N襯底，由此功率器件100可為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，或者襯底可以為N+N襯底，由此功率器件100可為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。
[0039]第二器件2內(nèi)嵌于第一器件I中，并且第二器件2與第一器件I被電學(xué)隔離。實(shí)質(zhì)上，第二器件2與第一器件I具有相連的漏極和柵極，只不過源區(qū)被電學(xué)隔離。第二器件2與第一器件I藉由一金屬間距區(qū)(未圖示)而被電學(xué)隔離。也就是說，第二器件2的源區(qū)與第一器件I的源區(qū)可以通過源區(qū)金屬相距一定間距而被電學(xué)隔離。
[0040]如圖1所示，功率器件100還包括柵電極引出端4，第一器件I和第二器件2的每一個(gè)柵極都與該柵電極引出端4連接。具體地，第一器件I和第二器件2的各個(gè)柵極溝槽中的多晶硅與該柵電極引出端4連接。此外，功率器件100還包括第二器件源極引出端5，第二器件2的每一個(gè)源區(qū)金屬接觸通過所連接的上層金屬以及源極引出線金屬而與該源極引出端5連接。
[0041]應(yīng)理解，雖然圖中示出僅一個(gè)第二器件2并且該第二器件2位于如圖所示的位置，但是這僅僅是示例。實(shí)際上，可以布置至少一個(gè)第二器件2，并且第二器件2可以位于其他位置，這依賴于芯片的溫度分布和具體需求。
[0042]第二器件2的總有效尺寸面積(S卩，金屬源區(qū)面積)與第一器件I的總有效尺寸面積成一定縮小比例(CSR)，以便獲取與第一器件I的電流成比例的電流。如此，通過第二器件2收集的電流便可確定出第一器件I傳導(dǎo)的電流量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)第一器件I的狀態(tài)的監(jiān)控。
[0043]圖2是示出根據(jù)本公開一些示例性實(shí)施例的功率器件200的細(xì)節(jié)的平面視圖。如圖2所示，功率器件200包括第一器件I和第二器件2。第二器件2內(nèi)嵌于第一器件I中，并且第二器件2與第一器件I通過金屬間距區(qū)6被電學(xué)隔離，實(shí)質(zhì)上是第二器件2的源區(qū)與第一器件I的源區(qū)被電學(xué)隔離。在圖2中，外側(cè)虛線以外的區(qū)域表示第一器件I的金屬11，內(nèi)側(cè)虛線以內(nèi)的區(qū)域表示第二器件2的金屬21。更確切地，芯片的最上層為金屬層，在外側(cè)虛線以外的區(qū)域布滿了第一器件I的金屬，內(nèi)側(cè)虛線以內(nèi)的區(qū)域布滿第二器件2的金屬。兩個(gè)虛線之間的區(qū)域?yàn)榻饘匍g距區(qū)6，以把第一器件I的金屬和第二器件2的金屬隔開，相應(yīng)地把第一器件I的源區(qū)和第二器件2的源區(qū)隔開。
[0044]接著參考圖2，第一器件I具有多個(gè)第一源區(qū)12，每個(gè)第一源區(qū)12具有其第一金屬接觸14。第一器件I工作時(shí)通過這些第一源區(qū)12來收集電流。類似地，第二器件2具有多個(gè)第二源區(qū)22，每個(gè)第一源區(qū)22具有其第二金屬接觸24。第二器件2通過這些第二源區(qū)22來收集電流。第二器件2通過所有第二源區(qū)22收集的電流與第一器件I通過所有第一源區(qū)12收集的電流應(yīng)成預(yù)定比例關(guān)系。通過測量第二器件2收集的電流便能確定出第一器件I傳導(dǎo)的電流量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)第一器件I狀態(tài)的監(jiān)控。應(yīng)理解，這些源區(qū)12和22實(shí)際上位于金屬層的下方，這在后文中的剖面視圖中清楚圖示出。
[0045]此外，如圖2所示，第一器件I還包括多個(gè)第一溝槽13。在一些示例中，第一溝槽13可為條形溝槽。這些第一溝槽13把第一器件I的多個(gè)第一源區(qū)12彼此電學(xué)隔離。類似地，第二器件2還包括多個(gè)第二溝槽23。在一些示例中，第二溝槽23可為條形溝槽。這些第二溝槽23把第二器件2的多個(gè)第二源區(qū)22彼此電學(xué)隔離。應(yīng)注意，本公開中提及的“溝槽”是指填充有多晶硅的溝槽。實(shí)質(zhì)上，第一溝槽13和第二溝槽23分別位于第一器件I和第二器件2的體區(qū)內(nèi)，并且第一溝槽13和第二溝槽23分別對(duì)應(yīng)于第一器件I的柵極和第二器件2的柵極。第一溝槽13與第二溝槽23是斷開的，即相距一定距離。
[0046]如圖2所示，功率器件200還可以包括多晶硅結(jié)構(gòu)7。該多晶硅結(jié)構(gòu)7位于第一溝槽13和第二溝槽23之上。該多晶硅結(jié)構(gòu)7把第二器件2的第二溝槽23與第一器件I的第一溝槽12相連通。由此，第一器件I的柵極與第二器件2的柵極相連通。在所圖示的實(shí)施例中中，該多晶硅結(jié)構(gòu)7可以跨越金屬間距區(qū)。應(yīng)注意，實(shí)際上，多晶硅結(jié)構(gòu)7與金屬間距區(qū)6并沒有直接關(guān)系，而是多晶硅結(jié)構(gòu)7位于金屬層下方并且二者之間還布置有氧化層。在本示例性實(shí)施例中，第二器件2的每個(gè)第二源區(qū)22與第一器件I的相應(yīng)一個(gè)第一源區(qū)12相對(duì)應(yīng)，并且第二器件2的所有第二溝槽23與第一器件I的所有溝槽13通過一個(gè)整體的多晶硅結(jié)構(gòu)7被連通。
[0047]應(yīng)理解，雖然圖2中通過一個(gè)整體的多晶硅結(jié)構(gòu)7來將第二器件2的所有溝槽23與第一器件I的所有溝槽13相連通，實(shí)踐中可以采用多種方式。例如，多晶硅結(jié)構(gòu)7可以包括多個(gè)子結(jié)構(gòu)，每個(gè)子結(jié)構(gòu)將第二器件2的至少一個(gè)第二溝槽23與第一器件I的相應(yīng)至少一個(gè)第一溝槽13相連通。圖3給出了三個(gè)示例性實(shí)例，其中圖3(a)中示出一個(gè)多晶硅子結(jié)構(gòu)7-1將第二器件2的一個(gè)第二溝槽23與第一器件I的一個(gè)第一溝槽23相連通；圖3(b)中示出一個(gè)多晶硅子結(jié)構(gòu)7-2將第二器件2的相鄰兩個(gè)第二溝槽23與第一器件I的相應(yīng)的相鄰兩個(gè)第一溝槽23相連通；圖3(c)中示出一個(gè)多晶硅子結(jié)構(gòu)7-3將第二器件2的相鄰三個(gè)第二溝槽23與第一器件I的相應(yīng)的相鄰三個(gè)第一溝槽23相連通。應(yīng)理解，上述只是示例性實(shí)施例，本發(fā)明并不限于此。
[0048]第二器件2的多個(gè)第二源區(qū)22可以集中排布，即相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22之間沒有相隔任何其他源區(qū)。替代地，第二器件2的多個(gè)第二源區(qū)22可以每相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22相隔至少一個(gè)第一器件I的第一源區(qū)12的方式而分散排布，這在后面的示例性實(shí)施例中將進(jìn)行說明。應(yīng)理解，雖然在圖2中示出了第二器件2的七個(gè)源區(qū)以及相應(yīng)金屬接觸，但是這僅僅是示例，第二器件2可以具有更多或更少的源區(qū)以及相應(yīng)金屬接觸，這依賴于第二器件2與第一器件I的預(yù)定比例CSR。
[0049]接著參考圖2，圖中還圖示出了虛線線條，這些虛線線條表示源區(qū)的P+區(qū)。如圖所示，第一器件I的第一源區(qū)12具有第一P+區(qū)，第二器件2的第二源區(qū)22具有第二P+區(qū)，其中，第一P+區(qū)與第二P+區(qū)相連。此外，在金屬間距區(qū)下方的體區(qū)內(nèi)，還布置有第三P+區(qū)，第三P+區(qū)大致與相連的第一 P+區(qū)和第二 P+區(qū)垂直。更具體地，圖4是示出圖2的區(qū)域a中P+區(qū)的布置圖示。
[0050]如圖4所示，第一器件I的第一源區(qū)12在第一金屬接觸14下方為第一P+區(qū)81，第二器件2的第二源區(qū)22在第二金屬接觸24下方為第二P+區(qū)82，其中，第一P+區(qū)81與第二P+區(qū)82相連。此外，在金屬間距區(qū)6下方的體區(qū)內(nèi)，還布置有第三P+區(qū)83，第三P+區(qū)83大致與相連的第一 P+區(qū)81和第二 P+區(qū)82垂直。這些P+區(qū)均為正常有源區(qū)的P+擴(kuò)散。
[0051 ] 圖5-圖9分別示出圖2中沿A-A、B-B、C-C、D-D、E-E的剖面視圖。圖5示出圖2中沿A-A的剖面視圖。返回參考圖2，A-A線跨越第一器件I的金屬區(qū)和第二器件2的金屬區(qū)，并且A-A線的兩端正好位于第一器件I的源區(qū)金屬接觸14和第二器件2的源區(qū)金屬接觸24上。如圖5所示，第一器件I與第二器件2形成于同一襯底3上。具體地，在襯底3上，形成有源區(qū)，有源區(qū)由N型層和P型層構(gòu)成。在P型層上形成有P+層。應(yīng)理解，此P+層包括第一器件I的源區(qū)的P+區(qū)81、第二器件2的源區(qū)的P+區(qū)82，只不過此二者相連通，由此在圖示中示出整體的P+層。此外，P+層上方為多晶硅結(jié)構(gòu)7，該多晶硅結(jié)構(gòu)7把第二器件2的溝槽23與第一器件I的溝槽13相連通。多晶硅結(jié)構(gòu)7上方為氧化層10。氧化層10的兩側(cè)分別為第一器件I的金屬11和第二器件2的金屬21，第一器件I的金屬11和第二器件2的金屬21通過金屬間距區(qū)6被隔離開，相應(yīng)地，第一器件I的源區(qū)12和第二器件2的源區(qū)22被電學(xué)隔離。
[0052]圖6示出圖2中沿B-B的剖面視圖。返回參考圖2，B_B線跨越第一器件I的金屬區(qū)和第二器件2的金屬區(qū)，并且B-B線的兩端正好分別位于第一器件I的溝槽13和第二器件2的溝槽23上。如圖6所示，第一器件I與第二器件2形成于同一襯底3上，并且第一器件I的金屬11與第二器件2的金屬21被金屬間距區(qū)6隔開。由于B-B線的兩端正好位于第一器件I的溝槽13和第二器件2的溝槽23上，因此，圖6中圖示出第一器件I的溝槽13和第二器件2的溝槽23，并且溝槽13和溝槽23通過多晶硅結(jié)構(gòu)7被連通，即第一器件I的柵極和第二器件2的柵極被連通。此外，如圖所示，多晶硅結(jié)構(gòu)7的下方具有P+區(qū)8。更準(zhǔn)確地，圖中所示的P+區(qū)為沿金屬間距區(qū)6方向的那部分P+區(qū)，即上文所述第三P+區(qū)83。多晶硅結(jié)構(gòu)7上方為氧化層10。氧化層10的兩側(cè)分別為第一器件I的金屬11和第二器件2的金屬21，第一器件I的金屬11和第二器件2的金屬21通過金屬間距區(qū)6被隔離開。
[0053]圖7示出圖2中沿C-C的剖面視圖。返回參考圖2，C_C完全在第一器件I的金屬區(qū)內(nèi)，并且C-C線跨越第一器件I的兩個(gè)源區(qū)12和其間的一個(gè)溝槽13，并且C-C線在多晶硅結(jié)構(gòu)7之夕卜。如圖7所示，上層均為第一器件I的金屬11，且在體區(qū)內(nèi)顯示有一個(gè)溝槽13。由于C-C線跨越第一器件I的兩個(gè)源區(qū)，因此這兩個(gè)源區(qū)分別通過相應(yīng)金屬接觸14按照表示電流流向的箭頭I分別收集溝槽13兩側(cè)的電流。此外，由于C-C線在多晶硅結(jié)構(gòu)7之外，因此。在溝槽13上方?jīng)]有另外的多晶硅結(jié)構(gòu)，而是氧化層10。圖中所示的P+區(qū)位于金屬接觸14下方，均為第一P+區(qū) 81。
[0054]圖8示出圖2中沿D-D的剖面視圖。返回參考圖2，D_D完全在第一器件I的金屬區(qū)內(nèi)，并且D-D線的跨越第一器件I的一個(gè)溝槽13，并且D-D線在多晶硅結(jié)構(gòu)7之內(nèi)。如圖8所示，上層均為第一器件I的金屬11，且在體區(qū)內(nèi)顯示一個(gè)溝槽13。由于D-D線沒有涉及第一器件I的源區(qū)金屬接觸，因此沒有電流表述。此外，由于D-D線在多晶硅結(jié)構(gòu)7之內(nèi)，因此，在溝槽13上方顯示為多晶硅結(jié)構(gòu)7，多晶硅結(jié)構(gòu)7之上為氧化層10。此外，圖中還示出了P+區(qū)，此處的P+區(qū)是第一器件I的P+區(qū)81，更確切地說，此處的P+區(qū)是正好在第一接觸14的下方的P+區(qū)的延伸部分。
[0055]圖9示出圖2中沿E-E的剖面視圖。返回參考圖2，E_E線處于區(qū)域b內(nèi)，完全在第二器件2的金屬區(qū)內(nèi)，但相應(yīng)體區(qū)內(nèi)為一定數(shù)量的第一器件I的源區(qū)和溝槽，并且E-E線跨越一個(gè)溝槽。如圖9所示，上層均為第二器件2的金屬12，且在體區(qū)內(nèi)顯示一個(gè)溝槽13。由于E-E線沒有涉及源區(qū)金屬接觸，因此沒有圖示電流表述。溝槽13上方為氧化層10。此外，圖中還示出了P+區(qū)，此處的兩個(gè)P+區(qū)是第一器件I的P+區(qū)81，因?yàn)檫@部分沒有第二器件2的源區(qū)。實(shí)際上，圖2中表示的區(qū)域b的上層金屬21作為第二器件2的源極引出線金屬，第二器件2的源區(qū)金屬接觸的上層金屬與該源極引出線金屬相連并進(jìn)而被連接到如圖1所示的源極引出端5。
[0056]應(yīng)注意，在上面的描述中，金屬間距區(qū)6以及第二器件2的源極引出線金屬下方的第一器件I的源區(qū)部分中的至少一者中沒有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)(應(yīng)理解，在其中一者沒有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)的情況下，另一者包括另外的高濃度擴(kuò)散區(qū))，例如P++區(qū)，如此第二器件2的嵌入較為平順。在這兩部分都沒有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)的情況下，體區(qū)內(nèi)除了溝槽之外的部分均為有源區(qū)，從而第二器件的嵌入并不會(huì)給第一器件I造成結(jié)構(gòu)上的改變。
[0057]替代地，金屬間距區(qū)6以及第二器件2的源極引出線金屬下方的第一器件I的源區(qū)部分這二者都可以包括另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)，例如P++區(qū)，以去除相應(yīng)部分的源區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)第二器件2與第一器件I的充分隔離。圖10是示出根據(jù)本公開一些示例性實(shí)施例的布置有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)的示例剖面視圖，其中(a)-(c)分別圖示出當(dāng)功率器件200在金屬間距區(qū)下方的體區(qū)內(nèi)具有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)時(shí)關(guān)于線A-A、B-B、D-D的剖面視圖，(d)圖示出當(dāng)功率器件200在第二器件的源極引出線金屬下方的第一器件的源區(qū)部分中具有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)時(shí)的關(guān)于線E-E的剖面視圖。與圖5、6、8、9相比，如圖10(a)-(d)中在體區(qū)中增加了P++區(qū)，相應(yīng)地源區(qū)被去除。在上面的示例性描述中，另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)為P++區(qū)，但應(yīng)理解，圖示的導(dǎo)電類型均可以翻轉(zhuǎn)。
[0058]圖11是示出根據(jù)本公開一些示例性實(shí)施例的功率器件300的細(xì)節(jié)的平面視圖。如圖11所示，與圖2中所示的功率器件200相同，功率器件300包括第一器件I和第二器件2。第二器件2內(nèi)嵌于第一器件I中，并且第二器件2與第一器件I通過金屬間距區(qū)6被隔離。此外，第一器件I具有多個(gè)源區(qū)12和多個(gè)溝槽13。這些第一溝槽13把第一器件I的多個(gè)金屬接觸12彼此電學(xué)隔離。第二器件2具有多個(gè)源區(qū)22和多個(gè)溝槽23。這些第二溝槽23把第二器件2的多個(gè)源區(qū)22彼此電學(xué)隔離。此外，應(yīng)注意，第二器件2的溝槽23與第一器件I的溝槽13是斷開的(即，溝槽23與溝槽13相距一定距離)，但通過多晶硅結(jié)構(gòu)7被連通。
[0059]圖11中的功率器件300與圖2所示的功率器件200不同之處在于第二源區(qū)的布置方式以及金屬間距區(qū)下方的體區(qū)內(nèi)的P+區(qū)的布置方式。因此，關(guān)于與圖2所示的功率器件200一致的方面及細(xì)節(jié)，在此不再贅述。下面詳細(xì)討論功率器件300的第二源區(qū)的布置方式以及金屬間距區(qū)下方的體區(qū)內(nèi)的P +區(qū)的布置方式。
[0060]具體地，替代第二器件2的第二源區(qū)集中排布，在本示例性實(shí)施例中，第二器件2的第二源區(qū)以每相鄰兩個(gè)第二源區(qū)相隔至少一個(gè)第一器件I的第一源區(qū)的方式被分散排布，從而第二器件2每間隔至少一個(gè)第一器件I的第一源區(qū)通過第二源區(qū)金屬接觸來提取電流。為便于理解，在圖11中示出了器件1、器件2、器件1、器件2、器件1、器件2、器件1、器件2、器件I的圖示，這指示第二器件2的相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22相隔第一器件I的一個(gè)第一源區(qū)12。實(shí)際上，在第二器件2的相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22間被標(biāo)示“器件I”的位置處并沒有第一器件I的源區(qū)金觸接觸，而是反映出該位置處的電流是由第一器件I的相應(yīng)源區(qū)收集的。
[0061]雖然在圖11中示出了相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22相隔第一器件I的一個(gè)源區(qū)，但是應(yīng)理解，相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22可以相隔更多的第一器件I的源區(qū)，只要第二器件2的多個(gè)第二源區(qū)22能夠被分散排布即可。例如，相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22可以相隔第一器件I的兩個(gè)源區(qū)、可相隔第一器件I的三個(gè)源區(qū)，等等。
[0062]此外，雖然在圖11中示出了每兩個(gè)相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22相隔相同數(shù)量的第一器件I的源區(qū)，從而這多個(gè)第二源區(qū)22被均勻排布，但是應(yīng)理解，第二器件2的多個(gè)第二源區(qū)22也可以非均勻排布。例如，對(duì)于一些第二源區(qū)22，相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22相隔第一器件I的一個(gè)源區(qū)，而對(duì)于另一些第二源區(qū)22，相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22可相隔兩個(gè)或其他數(shù)目的第一器件I的源區(qū)。應(yīng)理解，可以有更多種設(shè)計(jì)使得第二器件2的多個(gè)第二源區(qū)22分散排布。這可以根據(jù)第一器件I上面的溫度分布的復(fù)雜程度來確定。
[0063]此外，本示例實(shí)施例中的金屬間距區(qū)下方的體區(qū)內(nèi)的P+區(qū)的布置方式與圖2中不同，這將在下面參照?qǐng)D12來說明。圖12是示出圖11的區(qū)域c中源區(qū)的P+區(qū)的布置圖示。如圖12所示，第一器件I的第一源區(qū)12在第一金屬接觸14下方為第一 P+區(qū)81，第二器件2的第二源區(qū)22在第二金屬接觸24下方為第二P+區(qū)82，其中，第一P+區(qū)81與第二P+區(qū)82相連。此外，在金屬間距區(qū)6內(nèi)，還布置有第三P+區(qū)83，第三P+區(qū)83大致與相連的第一 P+區(qū)81和第二 P+區(qū)82垂直。第三P+區(qū)83包括不連續(xù)的子部分831，每個(gè)子部分831與第二器件2的一個(gè)第二源區(qū)22相對(duì)應(yīng)。也就是說，隨著第二器件2的第二源區(qū)22被隔開，第三P+區(qū)83也被分割成相應(yīng)的子部分。
[0064]圖13示出圖11中沿F-F的剖面視圖。返回參考圖11，F(xiàn)_F線跨越第一器件I的金屬區(qū)和第二器件2的金屬區(qū)，并且F-F線的一端正好位于第一器件I的源區(qū)金屬接觸14上，另一端位于第二器件2的源區(qū)內(nèi)但不在金屬接觸24上。如圖13所示，第一器件I與第二器件2形成于同一襯底上，并且第一器件I的金屬11與第二器件2的金屬21被金屬間距區(qū)6隔開。由于F-F線的一端正好位于第一器件I的源區(qū)金屬接觸上，因此，圖13中圖示出第一器件I的源區(qū)金屬接觸14，該金屬接觸14沿著表示電流流向的箭頭I收集電流。金屬接觸14下方為第一 P+區(qū)81。此外，圖中還示出了多晶硅結(jié)構(gòu)7，該多晶硅結(jié)構(gòu)7上方為氧化層10。
[0065]圖14示出圖11中沿G-G的剖面視圖。返回參考圖11，G_G完全在第一器件I的金屬區(qū)內(nèi)，并且G-G線跨越第一器件I的一個(gè)溝槽13，并且G-G線在多晶硅結(jié)構(gòu)7之內(nèi)。如圖14所示，上層均為第一器件I的金屬11，且在體區(qū)內(nèi)顯示一個(gè)溝槽13。由于G-G線沒有涉及第一器件I的源區(qū)金屬接觸，因此沒有圖示電流表述。此外，由于G-G線在多晶硅結(jié)構(gòu)7之內(nèi)，因此。在溝槽13上方顯示為多晶硅結(jié)構(gòu)7，多晶硅結(jié)構(gòu)7與溝槽13中的多晶硅相連通。多晶硅結(jié)構(gòu)7之上為氧化層10。此外，圖中還示出了P+區(qū)，注意此處的P+區(qū)是第一器件I的P+區(qū)，更準(zhǔn)確地，此處的P+區(qū)是正好在第一接觸14的下方的P+區(qū)81的延伸部分。
[0066]如上所述，關(guān)于第二器件2的第二源區(qū)的分散排布方式，可以是每相鄰兩個(gè)第二源區(qū)間隔至少一個(gè)第一器件I的源區(qū)，例如一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)，等等。圖15示出了當(dāng)?shù)诙骷?的相鄰兩個(gè)第二源區(qū)相隔兩個(gè)第一器件I的源區(qū)的情況中圖11的區(qū)域c中源區(qū)的P+區(qū)的布置圖示。如圖15所示，為便于理解，在圖15中示出了器件2、器件1、器件1、器件2的圖示，這指示第二器件2的相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22相隔第一器件I的兩個(gè)第一源區(qū)12。在此情況下，第一器件I的第一源區(qū)12在第一金屬接觸14下方為第一 P+區(qū)81，第二器件2的第二源區(qū)22在第二金屬接觸24下方為第二P+區(qū)82，其中，第一P+區(qū)81與第二P+區(qū)82相連。此外，在金屬間距區(qū)6內(nèi)，還布置有第三P+區(qū)83，第三P+區(qū)83大致與相連的第一 P+區(qū)81和第二 P+區(qū)82垂直。第三P+區(qū)83包括不連續(xù)的子部分831，每個(gè)子部分831與第二器件2的一個(gè)第一源區(qū)22相對(duì)應(yīng)。與圖12中當(dāng)?shù)诙骷?的相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22相隔第一器件I的一個(gè)源區(qū)的情況相比，第三P+區(qū)83的子部分831由于相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22而多間隔了一個(gè)第一源區(qū)而間距被拉長。
[0067]應(yīng)注意，在本示例性實(shí)施例中，第二器件2的第二源區(qū)22可以被分散排布，在此情況中，在第二器件2的第二源區(qū)22相隔的至少一個(gè)第一器件I的第一源區(qū)12的部分中可以沒有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)，或者替代地，可以包括另外的高濃度擴(kuò)散。還應(yīng)注意，這部分的高濃度擴(kuò)散區(qū)的布置可以與前述示例實(shí)施例中關(guān)于金屬間距區(qū)以及第二器件的源極引出線金屬下方的第一器件的源區(qū)部分所討論的另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)的布置相結(jié)合。也就是說，金屬間距區(qū)6、第二器件2的源極引出線金屬下方的第一器件I的源區(qū)部分、以及在第二器件2的第二源區(qū)22相隔的至少一個(gè)第一器件I的第一源區(qū)12的部分中的至少一者中可以沒有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)(同樣地，在其中一者或一些沒有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)的情況下，另一者或者另一些包括另外的高濃度擴(kuò)散區(qū))，或者這些部分中都可包括另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)。
[0068]圖16是示出根據(jù)本公開一些示例性實(shí)施例的功率第二器件400的平面視圖。如圖16所示，與圖10中所示的功率器件300相同，功率器件400包括第一器件I和第二器件2。第二器件2內(nèi)嵌于第一器件I中，并且第二器件2與第一器件I通過金屬間距區(qū)6被隔離。此外，第一器件I具有多個(gè)源區(qū)12和多個(gè)溝槽13。這些第一溝槽13把第一器件I的多個(gè)金屬接觸12彼此電學(xué)隔離。第二器件2具有多個(gè)源區(qū)22和多個(gè)溝槽23。這些第二溝槽23把第二器件2的多個(gè)源區(qū)22彼此電學(xué)隔離。第一器件I的第一溝槽13與第二器件2的第二溝槽23是斷開的。此夕卜，第二器件2的第二源區(qū)22以相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22相隔第一器件I的一個(gè)第一源區(qū)12的方式被分散排布。為便于理解，圖16中示出了器件2、器件1、器件2、器件1、器件2、器件1、器件2的圖示。
[0069]圖16中的功率器件400與圖11所示的功率器件300不同之處在于多晶硅結(jié)構(gòu)的布置方式以及金屬間距區(qū)下方體區(qū)的P+區(qū)的布置形式。因此，關(guān)于與圖11所示的功率器件300一致的方面及細(xì)節(jié)，在此不再贅述。下面詳細(xì)討論功率器件400的多晶硅結(jié)構(gòu)的布置方式以及金屬間距區(qū)下方體區(qū)的P+區(qū)的布置形式。
[0070]如圖16所示，在本示例實(shí)施例中，功率器件400還具有多個(gè)第三溝槽151和多個(gè)第四溝槽152，其中每個(gè)第三溝槽151對(duì)應(yīng)于一個(gè)第二源區(qū)22，并且把該第二源區(qū)22兩側(cè)的兩個(gè)第二溝槽23的端部相連通，并且每個(gè)第四溝槽152對(duì)應(yīng)于一個(gè)第一源區(qū)12，并且把該第一源區(qū)12兩側(cè)的兩個(gè)第一溝槽13的端部相連通。第二器件2的一個(gè)源區(qū)與第二器件2的一個(gè)源區(qū)相對(duì)應(yīng)，因此，每個(gè)第三溝槽151與相應(yīng)的一個(gè)第四溝槽15 2相對(duì)應(yīng)。多晶硅結(jié)構(gòu)7包括多個(gè)子結(jié)構(gòu)，每個(gè)子結(jié)構(gòu)將每個(gè)第三溝槽151和相應(yīng)的第四溝槽152相連通。
[0071]此外，關(guān)于金屬間距區(qū)下方體區(qū)的P+區(qū)，與圖12不同，由于第二器件2的第二源區(qū)22與第一器件I的第一源區(qū)12通過溝槽151和152被充分隔離，因此在本示例性實(shí)施例中，在多晶硅結(jié)構(gòu)7下方并沒有設(shè)置P+區(qū)。但是，在第二器件2的源極引出線金屬下方的第一器件I的源區(qū)可如圖12那樣設(shè)置有正常的P+區(qū)。
[0072]圖17示出圖16中沿H-H的剖面視圖。返回參考圖16，H_H線跨越第一器件I的金屬區(qū)和第二器件2的金屬區(qū)，并且H-H線的兩端分別位于第一器件I的源區(qū)金屬接觸上14和第二器件2的源區(qū)金屬接觸24上。如圖17所示，第一器件I與第二器件2形成于同一襯底上，并且第一器件I的金屬11與第二器件2的金屬21被金屬間距區(qū)6隔開。在該剖面視圖中，示出了兩個(gè)溝槽，即溝槽151和溝槽152，溝槽151和溝槽152分別用于把第一器件I的相應(yīng)源區(qū)兩側(cè)的溝槽13和第二器件2的相應(yīng)源區(qū)兩側(cè)的溝槽23相連通。此外，如圖所示，在溝槽151和152之上具有多晶硅結(jié)構(gòu)7，該多晶硅結(jié)構(gòu)7把溝槽151和152相連通，如此第一器件I的柵極與第二器件2的柵極實(shí)現(xiàn)連通。多晶硅結(jié)構(gòu)7之上為氧化層10。此外，由于H-H線的兩端分別位于第一器件I的源區(qū)金屬接觸上14和第二器件2的源區(qū)金屬接觸24上，剖面視圖中圖示出第一器件I和第二器件2分別經(jīng)由源區(qū)金屬接觸14和24沿著表示電流流向的箭頭I收集電流。金屬接觸14和24下方分別為第一 P+區(qū)81和第二 P+區(qū)82。
[0073]圖18是示出根據(jù)本公開另一個(gè)示例性實(shí)施例的功率器件500的平面視圖。如圖18所示，與圖16中所示的功率器件400相同，功率器件400包括第一器件I和第二器件2。第二器件2內(nèi)嵌于第一器件I中，并且第二器件2與第一器件I通過金屬間距區(qū)5被隔離。此外，第一器件I具有多個(gè)源區(qū)12和多個(gè)溝槽13。這些第一溝槽13把第一器件I的多個(gè)金屬接觸12彼此電學(xué)隔離。第二器件2具有多個(gè)第二源區(qū)22和多個(gè)第二溝槽23。這些第二溝槽23把第二器件2的多個(gè)源區(qū)22彼此電學(xué)隔離。第一器件I的第一溝槽13與第二器件2的第二溝槽23是斷開的。此外，功率器件500還具有多個(gè)第三溝槽151和多個(gè)第四溝槽152，其中每個(gè)第三溝槽151對(duì)應(yīng)于一個(gè)第二源區(qū)22，并且把該第二源區(qū)22兩側(cè)的兩個(gè)第二溝槽23的端部相連通，并且每個(gè)第四溝槽152對(duì)應(yīng)于一個(gè)第一源區(qū)12，并且把該第一源區(qū)12兩側(cè)的兩個(gè)第一溝槽13的端部相連通。第二器件2的每個(gè)第二源區(qū)與第一器件I的一個(gè)第一源區(qū)相對(duì)應(yīng)，因此，每個(gè)第三溝槽151與相應(yīng)的一個(gè)第四溝槽152相對(duì)應(yīng)。多晶硅結(jié)構(gòu)7包括多個(gè)子結(jié)構(gòu)，每個(gè)子結(jié)構(gòu)將每個(gè)第三溝槽151和相應(yīng)的第四溝槽152相連通。此外，在多晶硅結(jié)構(gòu)7下方并沒有設(shè)置P+區(qū)，而在第二器件2的源極引出線金屬下方的第一器件I的源區(qū)設(shè)置有正常的P+區(qū)。
[0074]圖18中的功率器件500與圖16所示的功率器件400不同之處在于第二器件的源區(qū)的布置方式。因此，關(guān)于與圖16所示的功率器件400—致的方面及細(xì)節(jié)，在此不再贅述。下面詳細(xì)討論功率器件500的第二器件的源區(qū)的布置方式。
[0075]如圖18所示，在本示例實(shí)施例中，第二器件2的每個(gè)第二源區(qū)22與第一器件I的相應(yīng)一個(gè)第一源區(qū)12相對(duì)應(yīng)，第二器件2的多個(gè)第二源區(qū)22以每相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22被相隔第一器件I的兩個(gè)第一源區(qū)12的方式被分散排布。為便于理解，在圖18中示出了器件2、器件
1、器件1、器件2、器件1、器件1、器件2的圖示，這指示第二器件2的相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22相隔第一器件I的兩個(gè)第一源區(qū)12。實(shí)際上，在標(biāo)示“器件I”的位置處并沒有第一器件I的源區(qū)金屬接觸，而是反映出該位置處的電流是由第一器件I的相應(yīng)源區(qū)收集。因此，與圖16中第二器件2的相鄰第二源區(qū)22相隔第一器件I的一個(gè)源區(qū)的情況相比，由于第二器件2的相鄰第二源區(qū)22相隔了更多的第一器件I的源區(qū)，因此，多晶硅子結(jié)構(gòu)之間的距離被拉大。應(yīng)理解，以上關(guān)于第二器件的源區(qū)的分散排布的具體方式僅是示例性的，本發(fā)明并不限于此。
[0076]圖19是示出根據(jù)本公開另一個(gè)示例性實(shí)施例的功率器件600的平面視圖。如圖19所示，與圖16中所示的功率器件400相同，功率器件600包括第一器件I和第二器件2。第二器件2內(nèi)嵌于第一器件I中，并且第二器件2與第一器件I通過金屬間距區(qū)5被隔離。此外，第一器件I具有多個(gè)源區(qū)12和多個(gè)溝槽13。這些第一溝槽13把第一器件I的多個(gè)金屬接觸12彼此電學(xué)隔離。第二器件2具有多個(gè)第二源區(qū)22和多個(gè)第二溝槽23。這些第二溝槽23把第二器件2的多個(gè)源區(qū)22彼此電學(xué)隔離。第一器件I的第一溝槽13與第二器件2的第二溝槽23是斷開的。此外，第二器件2的第二源區(qū)22以相鄰兩個(gè)第二源區(qū)22相隔第一器件I的一個(gè)第一源區(qū)12的方式被分散排布。
[0077]圖19中的功率器件600與圖16所示的功率器件400不同之處在于溝槽以及多晶硅結(jié)構(gòu)的設(shè)置方式。因此，關(guān)于與圖16所示的功率器件400—致的方面及細(xì)節(jié)，在此不再贅述。下面詳細(xì)討論功率器件600的溝槽以及多晶硅結(jié)構(gòu)的設(shè)置方式。
[0078]如圖19所示，在本示例實(shí)施例中，功率器件600還具有多個(gè)第三溝槽151和多個(gè)第四溝槽152，其中每個(gè)第三溝槽151對(duì)應(yīng)于一個(gè)第二源區(qū)22，并且把該第二源區(qū)22兩側(cè)的兩個(gè)第二溝槽23的端部相連通，并且每個(gè)第四溝槽152對(duì)應(yīng)于第一器件I中不與第二源區(qū)對(duì)應(yīng)的一個(gè)第一源區(qū)12，并且把該第一源區(qū)12兩側(cè)的兩個(gè)第一溝槽13的端部相連通。多晶硅結(jié)構(gòu)7將所有第三溝槽151和第四溝槽152相連通。在本示例實(shí)施例中，多晶硅結(jié)構(gòu)7大致呈S型。第三溝槽151和第四溝槽152可以為半環(huán)形或直條形。
[0079]此外，在本示例性實(shí)施例中，第二器件的源區(qū)的P+區(qū)與第一器件的源區(qū)的P+區(qū)由于第三溝槽的設(shè)置而是斷開，并且在第二器件2的源區(qū)之間間隔的第一器件的源區(qū)的P+區(qū)與第一器件的金屬下方的第一器件的源區(qū)的P+區(qū)由于第四溝槽的設(shè)置而被斷開。
[0080]上面描述了根據(jù)本公開的各種示例性實(shí)施例的功率器件。在以上公開的示例實(shí)施例中，第二器件的源區(qū)可以集中分布，或者也可以被均勻地或者非均勻地分散排布。第一器件的溝槽和第二器件的溝槽是斷開的，但通過多晶硅結(jié)構(gòu)被連通。此外，金屬間距區(qū)內(nèi)在多晶硅結(jié)構(gòu)的下方、第二器件2的源極引線金屬下方的第一器件的源區(qū)部分和/或第二器件的源區(qū)相隔的至少一個(gè)第一器件的源區(qū)部分可以選擇性地布置另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)，以促進(jìn)第二器件與第一器件的充分隔離。
[0081]應(yīng)理解，雖然在上述各種示例性實(shí)施例的各圖中圖示出一定數(shù)量的源區(qū)和溝槽，但這僅是示例性的，實(shí)踐中源區(qū)和溝槽的數(shù)量可以與所描述的實(shí)施例相同或不同。還應(yīng)注意，在各平面視圖中，第二器件與第一器件在圖中左半部分和右半部分的結(jié)構(gòu)是相同的，關(guān)于左半部分的描述也適用于右半部分的相應(yīng)結(jié)構(gòu)，并且關(guān)于右半部分的描述也適用于左半部分的相應(yīng)結(jié)構(gòu)。
[0082]還應(yīng)理解，雖然在以上在圖中所示和描述的實(shí)施例中，多晶硅結(jié)構(gòu)被布置為跨越金屬間距區(qū)，但是多晶硅結(jié)構(gòu)也可以被布置在金屬間距區(qū)內(nèi)，即第一器件和第二器件的溝槽間的間距比較窄，從而多晶硅結(jié)構(gòu)比金屬間距區(qū)窄。注意，如上所述，多晶硅結(jié)構(gòu)與金屬間距區(qū)沒有直接關(guān)系，因?yàn)樗麄兪巧舷聦拥年P(guān)系，中間還隔著氧化層，只不過為了圖示和描述的方便而做了以上描述。
[0083]上面通過實(shí)施例描述了根據(jù)本公開的功率器件的結(jié)構(gòu)，本公開還提供一種功率器件的制備方法。圖20示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例實(shí)施例的功率器件的制備方法2000。如圖20所示，方法2000包括:在步驟2001，提供襯底;在步驟2002，在襯底上形成第一器件和至少一個(gè)第二器件的體區(qū)；在步驟2003，在第一器件的體區(qū)內(nèi)形成用于第一器件的多個(gè)第一溝槽，并且在第二器件的體區(qū)內(nèi)形成用于第二器件的多個(gè)第二溝槽，第一溝槽與第二溝槽是斷開的；在步驟2004，形成多晶硅結(jié)構(gòu)，該多晶硅結(jié)構(gòu)位于第一溝槽和第二溝槽之上，將第一器件的第一溝槽與第二器件的第二溝槽相連通;在步驟2005，形成用于第一器件的多個(gè)第一源區(qū)和用于第二器件的多個(gè)第二源區(qū)，其中，多個(gè)第一源區(qū)通過多個(gè)第一溝槽被彼此電學(xué)隔離，多個(gè)第二源區(qū)通過多個(gè)第二溝槽被彼此電學(xué)隔離，并且第二器件的第二源區(qū)與第一器件的第一源區(qū)通過金屬間距區(qū)被電學(xué)隔離。
[0084]如上，借助于具體實(shí)施例論述了根據(jù)本公開的功率器件及其制備方法。根據(jù)本公開的技術(shù)，在同一襯底上通過相同的工藝同時(shí)制備出第一器件和第二器件，其中第一器件和第二器件被很好地電學(xué)隔離并且柵極通過多晶硅結(jié)構(gòu)來連通，結(jié)構(gòu)簡單。此外，第二器件具有多個(gè)源區(qū)，這多個(gè)源區(qū)通過被相隔至少一個(gè)第一器件的源區(qū)而分散地排布，從而擴(kuò)大了第二器件占據(jù)的芯片面積，使得第二器件提取的電流能夠反映更大芯片面積范圍內(nèi)的狀態(tài)變化。
[0085]雖然在前述本發(fā)明的詳細(xì)描述中已經(jīng)出現(xiàn)了至少一個(gè)示例性實(shí)施例和制備方法，應(yīng)該意識(shí)到仍然存在大量的變換。也應(yīng)該意識(shí)到一個(gè)示例性實(shí)施例或多個(gè)示例性實(shí)施例僅僅是作為舉例，且目的不在于以任何方式來限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用或結(jié)構(gòu)。相反地，前述的詳細(xì)描述將為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供一套方便地實(shí)施本發(fā)明示例性實(shí)施例的路線圖，應(yīng)該理解可在示例性實(shí)施例中描述的元件的功能和布置上做各種變化，而不脫離本發(fā)明如所附權(quán)利要求及其法律等同物所闡明的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種功率器件，包括: 第一器件，所述第一器件具有多個(gè)第一源區(qū)并具有多個(gè)第一溝槽，其中，所述多個(gè)第一溝槽把所述多個(gè)第一源區(qū)彼此電學(xué)隔離； 至少一個(gè)第二器件，所述第二器件具有多個(gè)第二源區(qū)并具有多個(gè)第二溝槽，所述多個(gè)第二溝槽把所述多個(gè)第二源區(qū)彼此電學(xué)隔離，其中所述第二器件內(nèi)嵌在所述第一器件中，并且所述第二源區(qū)與所述第一源區(qū)通過金屬間距區(qū)被電學(xué)隔離； 其中，所述第一溝槽與所述第二溝槽本身是斷開的，但通過多晶硅結(jié)構(gòu)被連通，所述多晶硅結(jié)構(gòu)位于所述第一溝槽和所述第二溝槽之上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率器件，其中，所述第二器件的所述多個(gè)第二源區(qū)集中排布。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率器件，其中，所述第二器件的所述多個(gè)第二源區(qū)以相鄰兩個(gè)第二源區(qū)相隔至少一個(gè)所述第一器件的所述第一源區(qū)的方式被分散排布。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率器件，其中，所述多晶硅結(jié)構(gòu)為一整體的多晶硅結(jié)構(gòu)，并且所述多個(gè)第一溝槽和所述多個(gè)第二溝槽通過該整體的多晶硅結(jié)構(gòu)被連通。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率器件，其中，所述多晶硅結(jié)構(gòu)包括多個(gè)子結(jié)構(gòu)，每個(gè)子結(jié)構(gòu)將所述第二器件的至少一個(gè)第二溝槽與所述第一器件的相應(yīng)至少一個(gè)第一溝槽相連通。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率器件，其中，所述第二器件的每個(gè)所述第二源區(qū)與所述第一器件的相應(yīng)一個(gè)第一源區(qū)相對(duì)應(yīng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率器件，其中，所述功率器件還包括多個(gè)第三溝槽和多個(gè)第四溝槽，其中，每個(gè)第三溝槽把所述第二器件的相應(yīng)一個(gè)第二源區(qū)兩側(cè)的第二溝槽的端部相連通，每個(gè)第四溝槽把所述第一器件的與所述第二源區(qū)對(duì)應(yīng)的第一源區(qū)兩側(cè)的第一溝槽相連通，并且所述多晶硅結(jié)構(gòu)包括多個(gè)子結(jié)構(gòu)，每個(gè)子結(jié)構(gòu)將每個(gè)所述第三溝槽與相應(yīng)的所述第四溝槽相連通。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率器件，其中，所述功率器件還包括多個(gè)第三溝槽和多個(gè)第四溝槽，其中，每個(gè)第三溝槽把所述第二器件的相應(yīng)一個(gè)第二源區(qū)兩側(cè)的兩個(gè)第二溝槽的端部相連通，每個(gè)第四溝槽把所述第一器件的不與所述第二源區(qū)對(duì)應(yīng)的第一源區(qū)兩側(cè)的兩個(gè)第一溝槽相連通，并且所述多個(gè)第三溝槽與所述多個(gè)第四溝槽通過所述多晶硅結(jié)構(gòu)被連通。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的功率器件，其中，所述第三溝槽和所述第四溝槽分別為半環(huán)形或直條形。10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的功率器件，其中，所述第二器件具有源極引出線金屬，該源極引出線金屬被連接到所述功率器件的源極引出端，其中，所述源極引出線金屬下方有一定數(shù)量的所述第一器件的第一源區(qū)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的功率器件，其中，所述金屬間距區(qū)以及所述第二器件的所述源極引出線金屬下方的第一器件的第一源區(qū)部分中的至少一者內(nèi)沒有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)或者這二者都有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的功率器件，其中，在所述第二器件的第二源區(qū)被分散排布的情況中，所述第二器件的第二源區(qū)相隔的至少一個(gè)所述第一器件的所述第一源區(qū)的部分中沒有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)或者有另外的高濃度擴(kuò)散區(qū)。13.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的功率器件，其中，所述第二器件的第二源區(qū)具有第二P+區(qū)，所述第一器件的第一源區(qū)具有第一P+區(qū)，其中，所述第二P+區(qū)與所述第一P+區(qū)相連通。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的功率器件，其中，所述金屬間距區(qū)下方的體區(qū)中具有第三P+區(qū)，所述第三P+區(qū)大致與相連的所述第一P+區(qū)和所述第二P+區(qū)垂直。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率器件，其中，在所述第二器件的所述多個(gè)第二源區(qū)被分散排布的情況中，所述第三P+區(qū)包括多個(gè)子P+區(qū)，這多個(gè)子P+區(qū)互不相連，并且每個(gè)子P+區(qū)與所述第二器件的一個(gè)第二源區(qū)相對(duì)應(yīng)。16.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的功率器件，其中，所述金屬間距區(qū)下方的體區(qū)中沒有P+區(qū)。17.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率器件，其中，每相鄰兩個(gè)第二源區(qū)間相隔相同數(shù)量的所述第一器件的第一源區(qū)，或者每相鄰兩個(gè)第二源區(qū)間相隔不同數(shù)量的所述第一器件的第一源區(qū)。18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率器件，其中，所述第一器件和所述第二器件被形成在P+N襯底上并且所述功率器件為絕緣柵雙極型晶體管，或者所述第一器件和所述第二器件被形成在N+N襯底上并且所述功率器件為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。19.一種功率器件的制備方法，包括: 提供襯底； 在襯底上形成第一器件和至少一個(gè)第二器件的體區(qū)； 在所述第一器件的體區(qū)內(nèi)形成用于所述第一器件的多個(gè)第一溝槽，并且在所述第二器件的體區(qū)內(nèi)形成用于所述第二器件的多個(gè)第二溝槽，所述第一溝槽與所述第二溝槽是斷開的； 形成多晶硅結(jié)構(gòu)，所述多晶硅結(jié)構(gòu)將所述第一器件的所述第一溝槽與所述第二器件的所述第二溝槽相連通； 形成用于所述第一器件的多個(gè)第一源區(qū)和用于所述第二器件的多個(gè)第二源區(qū)，其中，所述多個(gè)第一源區(qū)通過所述多個(gè)第一溝槽被彼此電學(xué)隔離，所述多個(gè)第二源區(qū)通過所述多個(gè)第二溝槽被彼此電學(xué)隔離，其中，所述第二器件的第二源區(qū)與所述第一器件的第一源區(qū)通過金屬間距區(qū)被電學(xué)隔離，并且其中，所述多晶硅結(jié)構(gòu)位于所述第一溝槽和所述第二溝槽之上。
【文檔編號(hào)】H01L21/82GK106024780SQ201610557571
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月14日
【發(fā)明人】王培林
【申請(qǐng)人】王培林