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)：

對于功率器件，為了監(jiān)控該器件工作狀態(tài)，要定量適時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，尤其例如在汽車電子領(lǐng)域。傳統(tǒng)地，可以在整個器件(稱為主器件)內(nèi)選擇一個適當(dāng)位置耦合進諸如鏡像電流器件的電流傳感器件來提供這種測量。在此情況中，電流傳感器件不但需要與主器件實現(xiàn)充分隔離，而且還需要續(xù)流二極管來完成自己的電流泄放。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的一方面，提供一種功率器件，包括：第一器件，第一器件具有多個第一源區(qū)并具有多個第一溝槽，多個第一溝槽把多個第一源區(qū)彼此電學(xué)隔離；至少一個第二器件，第二器件具有多個第二源區(qū)并具有多個第二溝槽，多個第二溝槽把多個第二源區(qū)彼此電學(xué)隔離，其中，第二器件內(nèi)嵌在第一器件中，并且第二器件的第二溝槽與第一器件的相應(yīng)的第一溝槽相連通，并且第二器件的第二源區(qū)與第一器件的第一源區(qū)之間有金屬間距區(qū)，該金屬間距區(qū)內(nèi)有另外的P+擴散區(qū)以作為第二器件和第一器件之間的電阻性隔離。

根據(jù)本公開的第二方面，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第一溝槽，并在第二器件的體區(qū)內(nèi)形成用于第二器件的多個第二溝槽，其中，第二器件的第二溝槽與第一器件的相應(yīng)的第一溝槽相連通；形成用于第一器件的多個第一源區(qū)和用于第二器件的多個第二源區(qū)，其中，多個第一源區(qū)通過多個第一溝槽被彼此電學(xué)隔離，多個第二源區(qū)通過多個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)之間有金屬間距區(qū)，該金屬間距區(qū)內(nèi)形成有另外的P+擴散區(qū)以作為第二器件和第一器件之間的電阻性隔離。

根據(jù)本公開的功率器件及其制備方法，第一器件與第二器件以特有的方式耦合與隔離，第二器件的嵌入是平順的并不會給第一器件造成結(jié)構(gòu)上的改變，因此不會對第一器件的電流電壓性能造成任何不利影響。此外，由于金屬間距區(qū)內(nèi)包含了另外的P+擴散區(qū)，第二器件與第一器件能夠?qū)崿F(xiàn)良好的電阻性隔離，從而使得第二器件能夠與第一器件共享相同的續(xù)流二極管來實現(xiàn)電流瀉放。

附圖說明

通過參考附圖會更加清楚地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對本公開進行任何限制，在附圖中：

圖1是示出根據(jù)本公開示例性實施例的功率器件的簡化平面視圖；

圖2是示出根據(jù)本公開示例性實施例的功率器件的平面視圖；

圖3-圖6分別示出圖2中沿A-A、B-B、C-C、D-D的剖面視圖；

圖7是示出根據(jù)本公開示例性實施例的功率器件的平面視圖；

圖8-圖9分別示出圖7中沿E-E、F-F的剖面視圖；

圖10是示出根據(jù)本公開示例性實施例的功率器件的平面視圖；

圖11-圖12分別示出圖10中沿G-G、H-H的剖面視圖；

圖13是示出根據(jù)本公開示例性實施例的功率器件的平面視圖；

圖14是示出根據(jù)本公開示例性實施例的功率器件的平面視圖；

圖15-圖16分別示出圖14中沿I-I、J-J的剖面視圖；

圖17是示出根據(jù)本公開示例性實施例的功率器件的等效電路圖；以及

圖18是示出根據(jù)本公開示例性實施例的功率器件的制備方法的流程圖。

具體實施方式

下面對本公開的實施例的詳細(xì)描述涵蓋了許多具體細(xì)節(jié)，以便提供對本公開實施例的全面理解。但是，對于本領(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)的情況下實施。下面對實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。

下面的詳細(xì)說明實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或暗示的任何理論。

在本公開中使用了縮寫“MOSFET”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”、“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、有機絕緣材料及其它電介質(zhì)。

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，以幫助提高對本發(fā)明的實施例的理解。

在說明書和權(quán)利要求書中的諸如“第一”、“第二”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“實質(zhì)上的”和“實質(zhì)上地”意味著在實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，對所聲稱的目的沒有明顯的影響。

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P+擴散區(qū)”是指在正常的有源區(qū)擴散之外的擴散，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)體以及有機和無機半導(dǎo)體，并且可以例如是薄膜結(jié)構(gòu)或?qū)盈B結(jié)構(gòu)。

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。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種功率器件，包括：第一器件，第一器件具有多個第一源區(qū)并具有多個第一溝槽，多個第一溝槽把多個第一源區(qū)彼此電學(xué)隔離；至少一個第二器件，第二器件具有多個第二源區(qū)并具有多個第二溝槽，多個第二溝槽把多個第二源區(qū)彼此電學(xué)隔離，其中，第二器件內(nèi)嵌在第一器件中，并且第二器件的第二溝槽與第一器件的相應(yīng)的第一溝槽相連通，并且第二器件的第二源區(qū)與第一器件的第一源區(qū)之間有金屬間距區(qū)，該金屬間距區(qū)內(nèi)有另外的P+擴散區(qū)以作為第二器件和第一器件之間的電阻性隔離。

下面將參照附圖來更詳細(xì)的描述根據(jù)本發(fā)明的實施例。

圖1是示出根據(jù)本公開示例性實施例的功率器件100的簡化平面視圖。如圖1所示，功率器件100包括第一器件1和第二器件2。在一個示例中，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1相同的襯底3上，即，第二器件2和第一器件1被耦合在同一個芯片內(nèi)，從而第二器件2與第一器件1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)。

第二器件2內(nèi)嵌于第一器件1中，并且第二器件2與第一器件1被電學(xué)隔離。實質(zhì)上，第二器件2與第一器件1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1藉由一金屬間距區(qū)(未圖示)而被電學(xué)隔離。

如圖1所示，功率器件100還包括柵電極引出端4，第一器件1和第二器件2的每一個柵極都與該柵電極引出端4連接。具體地，第一器件1和第二器件2的各個柵極溝槽中的多晶硅與該柵電極引出端4連接。

應(yīng)理解，雖然第二器件2被圖示為大約位于第一器件1的中心部分并且僅一個第二器件2被圖示，但是這僅僅是示例。第二器件2可以位于第一器件1的任何其他位置，也可以布置更多個第二器件2，這依賴于芯片的溫度分布和具體需求。

第二器件2的總有效尺寸面積(即，金屬源區(qū)面積)與第一器件1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1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1傳導(dǎo)的電流量，從而實現(xiàn)對第一器件1的狀態(tài)的監(jiān)控。

圖2是示出根據(jù)本公開示例性實施例的功率器件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1和第二器件2。第二器件2內(nèi)嵌于第一器件1中，并且第二器件2與第一器件1通過金屬間距區(qū)5被電學(xué)隔離。如上所述，實質(zhì)上該金屬間距區(qū)5把第二器件2的源區(qū)與第一器件1的源區(qū)電學(xué)隔開。在圖2中，外側(cè)虛線以外的區(qū)域表示第一器件1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1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。兩個虛線之間的區(qū)域為金屬間距區(qū)5，以把第一器件1的金屬和第二器件2的金屬隔開，相應(yīng)地把第一器件1的源區(qū)和第二器件2的源區(qū)隔開。在本公開中，金屬間距區(qū)5表示第一器件1的金屬11和第二器件2的金屬21間相距一定間距。如圖2所示，在金屬間距區(qū)5內(nèi)有P+擴散區(qū)(圖中金屬間距區(qū)5內(nèi)以陰影部分表示的區(qū)域)，該P+擴散區(qū)圍繞第二器件2以將第二器件2和第一器件1在內(nèi)部相隔離，并且這種隔離是電阻性的，即第二器件2和第一器件1之間可以等效為電阻(例如，數(shù)十歐姆～數(shù)千歐姆)。此外，第二器件2包括源極金屬引出線部分7。第二器件2的源極通過該源極金屬引出線部分7被連接到第二器件源極引出端(在圖中未示出)。在圖2中，第二器件2的源極金屬引出線部分7被示出為在圖中下方，跨越兩側(cè)的金屬間距區(qū)部分，并且其寬度為L。應(yīng)理解，源極金屬引出線部分7的布置(例如，位置和寬度L)并不限于此，而是可以依據(jù)具體需求來設(shè)計。該源極金屬引出線部分7下方的體區(qū)內(nèi)也可以有另外的P+擴散區(qū)6，以便第一器件1的擊穿電壓不受影響，特別是當(dāng)源極金屬引出線部分7的寬度L大于一定數(shù)值(例如，30μm)時。

接著參考圖2，第一器件1具有多個第一源區(qū)12，每個第一源區(qū)12具有其第一金屬接觸14。第一器件1工作時通過這些第一源區(qū)12來收集電流。類似地，第二器件2具有多個第二源區(qū)22，每個第一源區(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1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1傳導(dǎo)的電流量，進而實現(xiàn)對第一器件1狀態(tài)的監(jiān)控。應(yīng)理解，這些源區(qū)12和22實際上位于金屬層的下方，這在后文中圖示說明。

此外，如圖2所示，第一器件1還包括多個第一溝槽13。在一個示例中，第一溝槽13可為條形溝槽。這些第一溝槽13把第一器件1的多個第一源區(qū)12彼此電學(xué)隔離。類似地，第二器件2還包括多個第二溝槽23。在一個示例中，第二溝槽23可為條形溝槽。這些第二溝槽23把第二器件2的多個第二源區(qū)22彼此電學(xué)隔離。在一些實施例中，第二器件2的第二溝槽23與第一器件1的相應(yīng)的第一溝槽13相連通。實質(zhì)上，第一溝槽13 和第二溝槽23實際分別位于第一器件1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分別對應(yīng)于第一器件1的柵極和第二器件2的柵極，也就是說，第一器件1的柵極與第二器件2的柵極相連。

在一些實施例中，第二器件2的第二源區(qū)22與第一器件1的相應(yīng)一個第一源區(qū)12相對應(yīng)。例如，如圖2所示，第二源區(qū)22-1與第一源區(qū)12-1相對應(yīng)。第二器件2的第二溝槽23與第一器件1的相應(yīng)第一溝槽13直接相連通。

此外，如圖2所示，第二器件2的多個第二源區(qū)22雖然以第二溝槽23被隔開，但是這些第二源區(qū)22被集中排布，即相鄰兩個第二源區(qū)22間沒有相隔任何其他源區(qū)。另外，雖然在圖2中示出了第二器件2的六個源區(qū)以及相應(yīng)金屬接觸，但是這僅僅是示意圖，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1的預(yù)定比例CSR。

圖3-圖6分別示出圖2中沿A-A、B-B、C-C、D-D的剖面視圖。圖3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1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1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3所示，第一器件1與第二器件2形成于同一襯底3上。在一個實施例中，第一器件1可以與第二器件2形成在P+N型襯底或N+N型襯底上。

此外，如圖3所示，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N+層，并且在P型層和N+層中形成源區(qū)P+區(qū)。源區(qū)P+區(qū)上方沉積有氧化層10。氧化層10的兩側(cè)分別為第一器件的源區(qū)及金屬11和第二器件的源區(qū)及金屬21，第一器件1的金屬11和第二器件2的金屬21通過金屬間距區(qū)5被隔開。如圖所示，在金屬間距區(qū)5的下方的體區(qū)中有另外的P+擴散區(qū)6，以把第一器件1的源區(qū)12和第二器件2的源區(qū)22電阻性隔離。第一器件1和第二器件2分別經(jīng)由各自的源區(qū)通過相應(yīng)的金屬接觸14和24沿著表示電流流向的箭頭I1和I2收集各自的電流。

圖4示出圖2中沿B-B的剖面視圖。如圖所示，第一器件1的源區(qū)(包括P+區(qū)和N+區(qū))、第二器件2的源極金屬引出線部分7下方的P+擴散區(qū)6、第一器件1的第一溝槽13都位于同一襯底3上。返回參考圖2，B-B線在中間橫越第二器件2的源極金屬引出線部分7，并且B-B線的一端正好位于源極金屬引出線部分7一側(cè)的第一器件1的源區(qū)金屬接觸14上，而另一端也正好位于源極金屬引出線部分7另一側(cè)的第一器件1的源區(qū)金屬接觸14上。由于B-B線的兩端正好位于第一器件1的源區(qū)金屬接觸14上，因此，第一器件1可以分別經(jīng)由源極金屬引出線部分7兩側(cè)的第一源區(qū)12通過相應(yīng)第一金屬接觸14收集電流(如由11所指示)。此外，如圖所述，在源極金屬引出線部分7下方可以設(shè)有另外的P+擴散區(qū)6。由于第二器件2的源極金屬引出線部分7下方?jīng)]有金屬接觸，特別是當(dāng)源極金屬引出線部分7的寬度L大于一定數(shù)值(例如，30μm)時，源極金屬引出線部分7下方的另外的P+擴散區(qū)6的設(shè)置能夠使第一器件1的擊穿電壓不受影響。該P+擴散區(qū)6可以與圍繞第二器件2的另外的P+區(qū)6同時形成。在一些實施例中，這些另外的P+擴散區(qū)6都可以與第一器件1外圍的電壓保護環(huán)的P+擴散(圖中沒有體現(xiàn))一同形成。

圖5示出圖2中沿C-C的剖面視圖。返回參考圖2，C-C線跨越第一器件1的金屬11和第二器件2的金屬21，并且C-C線垂直并跨越4個溝槽以及位于金屬間距區(qū)5內(nèi)的另外的P+擴散區(qū)6。參考圖5，第一器件1與第二器件2形成于同一襯底3上，并且第一器件1的金屬11與第二器件2的金屬21通過金屬間距區(qū)5被電學(xué)隔離。在金屬間距區(qū)5內(nèi)，具體在金屬間距區(qū)5下方的體區(qū)內(nèi)并且在氧化層10的下方，有另外的P+擴散區(qū)6。此外，隨著遠離中間的P+擴散區(qū)6，C-C線一端進入第一器件1的金屬區(qū)，另一端進入第二器件2的金屬區(qū)。在第一器件1部分，有兩個溝槽13，并且這兩個溝槽13間存在第一源區(qū)12的第一金屬接觸14，電流通過該第一金屬接觸14被收集，如I1所指示。另一方面，在第二器件2部分，也有兩個溝槽23，并且這兩個溝槽23間存在第二源區(qū)22的第二金屬接觸24，電流通過該第二金屬接觸24被收集，如I2所指示。如此，第一器件1和第二器件2分別沿著圖中所示表示電流流向的箭頭I1和I2而各自收集自己的電流。

圖6示出圖2中沿D-D的剖面視圖。如圖2所示，D-D線位于另外的P+擴散區(qū)6內(nèi)，并且跨越了溝槽。因此，在圖6的剖面視圖中，示出了另外的P+擴散區(qū)6跨過溝槽13/23。在一些實施例中，該另外的P+擴散區(qū)6可以與第一器件1外圍的P+電壓保護環(huán)的P+擴散(圖中沒有體現(xiàn))同時形成。

應(yīng)注意，在根據(jù)本公開實施例的功率器件中，第二器件2與第一器件1的體區(qū)內(nèi)除了溝槽之外的部分均為有源區(qū)。如此，第二器件2的嵌入是平順的并不會給第一器件1造成結(jié)構(gòu)上的改變，因此不會對第一器件1的電流電壓性能造成任何不利影響。此外，由于金屬間距區(qū)5內(nèi)包含了另外的P+擴散區(qū)6，第二器件2與第一器件1能夠?qū)崿F(xiàn)良好的電阻性隔離，從而使得第二器2件能夠與第一器件1共享相同的續(xù)流二極管來實現(xiàn)電流瀉放。

圖7是示出根據(jù)本公開示例性實施例的功率器件300的平面視圖。與圖2相比，除了第一器件1的第一溝槽13與第二器件2的第二溝槽23的連接方式以外，圖7中的功率器件300的其他構(gòu)造與圖2中的功率器件200的那些結(jié)構(gòu)相同。具體地，圖7的功率器件300與圖2的功率器件200的不同之處在于，第一器件1的第一溝槽13與第二器件2的第二溝槽23不是直接相連通，而是通過相應(yīng)的多晶硅結(jié)構(gòu)8而連通。應(yīng)理解，雖然圖中示出了每對溝槽通過一個多晶硅結(jié)構(gòu)8來連通，但也可以采取其他形式，例如，每兩對、三對...或全部溝槽通過相應(yīng)數(shù)量的多晶硅結(jié)構(gòu)來連通。

圖8和圖9是分別示出沿圖7中E-E和F-F的剖面視圖。E-E在功率器件300中位置類似于D-D線在功率器件200中的位置。與圖6有關(guān)D-D的剖面視圖相比，在圖8中，由于第一器件1的第一溝槽13與第二器件2的第二溝槽23不是直接連通，而是通過多晶硅結(jié)構(gòu)來連通的，因此剖面視圖中在體區(qū)中并沒有溝槽，而是僅是金屬間距區(qū)5下方的P+擴散區(qū)6。此外，如圖8所示，在P+擴散區(qū)6上方區(qū)域，還示出了用于連通溝槽的多晶硅8。

F-F在功率器件300中的位置類似A-A在功率器件200中的位置，均橫跨金屬隔離區(qū)5，一端處于第一器件1的范圍，而另一端處于第二器件2的范圍。不同的是，A-A的兩端分別正好處于第一器件1和第二器件2的金屬接觸14和24上，而F-F的兩端分別處于第一器件1和第二器件2的溝槽13和23上。如圖9所示，第一器件1的第一溝槽13與第二器件2的第二溝槽23通過多晶硅結(jié)構(gòu)8被連通。

根據(jù)本公開實施例的功率器件，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。

圖10是示出根據(jù)本公開示例性實施例的功率器件400的平面視圖。如圖10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1和第二器件2。第二器件2內(nèi)嵌于第一器件1中，并且第二器件2與第一器件1通過金屬間距區(qū)5被電學(xué)隔離。此外，第一器件1具有多個源區(qū)12和多個溝槽13。這些第一溝槽13把第一器件1的多個源區(qū)12彼此電學(xué)隔離。第二器件2具有多個源區(qū)22和多個溝槽23。這些第二溝槽23把第二器件2的多個源區(qū)22彼此電學(xué)隔離。此外，同樣地，第二器件2的第二源區(qū)22與第一器件1的相應(yīng)一個第一源區(qū)12相對應(yīng)，并且第二器件2的第二溝槽23與第一器件1的第一溝槽13直接相連通。第二器件2的多個第二源區(qū)22被集中排布。

圖10中的功率器件400與圖2所示的功率器件200不同之處在于只在金屬間距區(qū)5的與第二器件2的源區(qū)22對應(yīng)的部分內(nèi)有另外的P+擴散區(qū)6，而不是圍繞第二器件2布置另外的P+擴散區(qū)6，并且在第二器件2的源極金屬引出線部分7也沒有另外的P+擴散區(qū)。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。

圖11示出圖10中沿G-G的剖面視圖。圖11與圖5相似，不同在于金屬間距區(qū)5內(nèi)沒有另外的P+擴散區(qū)，因為在本示例性實施例中只在金屬間距區(qū)5的與第二器件2的源區(qū)22對應(yīng)的部分(即與溝槽垂直的的部分)內(nèi)有另外的P+擴散區(qū)6。在本示例實施例中，在與溝槽方向平行的方向上，第一器件2和第二器件2可通過溝槽本身來實現(xiàn)相互隔離。具體地，第一器件1和第二器件2分別通過各自的源區(qū)12和22經(jīng)由金屬接觸14和24獲取各自的電流，如I1和I2所指示，金屬間距區(qū)5內(nèi)的有源區(qū)由于上方為氧化層10而沒有電流輸送，因此，第一器件1和第二器件2得以物理隔離。

圖12示出圖10中沿H-H的剖面視圖。圖12與圖4相似，不同在于第二器件2的源極金屬引出線部分7的下方?jīng)]有另外的P+擴散區(qū)。這種設(shè)計例如可適應(yīng)于第二器件2的源極金屬引出線部分7的寬度(L)較小(例如，在小于30μm)的情況，因為這種情況下第一器件1的擊穿電壓不會受到影響。

應(yīng)理解，雖然在本示例性實施例中，第二器件2的源極金屬引出線部分7下方并未設(shè)置另外的P+擴散區(qū)，但是為了第一器件1的擊穿電壓不受影響，也可以在源極金屬引出線部分7下方設(shè)置另外的P+擴散區(qū)。

圖13是示出根據(jù)本公開示例性實施例的功率器件500的平面視圖。如圖13所示，與圖2中所示的功率器件200相同，功率器件500包括第一器件1和第二器件2。第二器件2內(nèi)嵌于第一器件1中，并且第二器件2與第一器件1通過金屬間距區(qū)5被電學(xué)隔離。此外，第一器件1具有多個源區(qū)12和多個溝槽13。這些第一溝槽13把第一器件1的多個源區(qū)12彼此電學(xué)隔離。第二器件2具有多個源區(qū)22和多個溝槽23。這些第二溝槽23把第二器件2的多個源區(qū)22彼此電學(xué)隔離。此外，同樣地，第二器件2的第二源區(qū)22與第一器件1的相應(yīng)一個第一源區(qū)12相對應(yīng)，并且第二器件2的第二溝槽23與第一器件1的第一溝槽13直接相連通。第二器件2的多個第二源區(qū)22被集中排布。

圖13中的功率器件500與圖2所示的功率器件200不同之處在于只在金屬間距區(qū)5內(nèi)有另外的P+擴散區(qū)6并且該另外的P+擴散區(qū)6圍繞第二器件2布置，但是在第二器件2的源極金屬引出線部分7沒有另外的P+擴散區(qū)。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。

圖14是示出根據(jù)本公開示例性實施例的功率器件600的平面視圖。如圖14所示，與圖10中所示的功率器件400相同，功率器件600包括第一器件1和第二器件2。第二器件2內(nèi)嵌于第一器件1中，并且第二器件2 與第一器件1通過金屬間距區(qū)5被電學(xué)隔離。此外，第一器件1具有多個源區(qū)12和多個溝槽13。這些第一溝槽13把第一器件1的多個源區(qū)12彼此電學(xué)隔離。第二器件2具有多個源區(qū)22和多個溝槽23。這些第二溝槽23把第二器件2的多個源區(qū)22彼此電學(xué)隔離。此外，同樣地，第二器件2的第二源區(qū)22與第一器件1的相應(yīng)一個第一源區(qū)12相對應(yīng)，并且第二器件2的第二溝槽23與第一器件1的第一溝槽13直接相連通。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。

圖14中的功率器件600與圖10所示的功率器件400不同之處在于第二器件2的多個第二源區(qū)22并非集中排布的，而是這多個第二源區(qū)22以其中至少一對相鄰兩個第二源區(qū)22被至少一個第一源區(qū)間隔的方式而排布，并且，在間隔相鄰第二源區(qū)22的第一源區(qū)的位置處被另外的P+擴散區(qū)填充。如圖中陰影部分所示，兩個相鄰第二源區(qū)22被兩個第一源區(qū)間隔開，并且在這兩個第一源區(qū)的位置處填充了另外的P+擴散區(qū)6。應(yīng)理解，在這種情況中，實際上這部分的第一源區(qū)已被P+擴散區(qū)所替代。需注意的是，間隔第二源區(qū)的第一源區(qū)的數(shù)目不受限制，例如，可以是一個、兩個、三個....，這可以根據(jù)具體需求來設(shè)置。

圖15示出圖14中沿I-I的剖面視圖。I-I跨越了兩個第二源區(qū)22、這兩個第二源區(qū)之間的兩個第一源區(qū)以及其間的溝槽。如圖15所示，兩個第二源區(qū)分別經(jīng)由各自的源區(qū)金屬接觸24收集各相應(yīng)的電流I2，在這兩個源區(qū)22之間有三個溝槽，每兩個溝槽之間為第一源區(qū)，但是該第一源區(qū)被另外的P+擴散區(qū)所填充。

圖16示出圖14中沿J-J的剖面視圖。J-J橫越第二器件2，兩端分別位于第一器件1內(nèi)，其中一端正好處于源區(qū)金屬接觸14上，而另一端雖然處于源區(qū)，但不在金屬接觸上。如圖16所示，圖中示出了中間的第二器件2的金屬21和兩側(cè)的第一器件1的金屬11，金屬21和金屬11之間通過金屬間距區(qū)5被相隔開。由于J-J線的一端正好位于第一器件的金屬接觸14上，該金屬接觸24收集相應(yīng)的電流I1，相對地，另一端并沒有在第一接觸14上。另外，如圖所示，另外的P+擴散區(qū)跨越第二器件的整個截面寬度。

通過以上示例性實施例，第二器件收集的電流能夠反映更大芯片面積范圍內(nèi)的狀態(tài)變化。另外，由于間隔第二源區(qū)的第一源區(qū)部分沒有金屬接觸，這部分的狀態(tài)與常規(guī)的第一器件的狀態(tài)有所區(qū)別，通過填充P+擴散區(qū)可以防止第一器件的擊穿電壓的下降，這雖然損失了一些第一器件的有源區(qū)，但是由于第一器件的寬度相對于第二器件的寬度來說是巨大的，這種損失不會帶來不利影響。這種布置可用于當(dāng)?shù)诙骷膶挾容^大(例如，30μm以上)的情況。在一些情況中，例如，在第二器件的寬度較小(例如，小于30μm)的情況下，可以僅是第二器件的至少一對相鄰兩個第二源區(qū)被至少一個第一源區(qū)間隔，而沒有P+擴散區(qū)填充。

上面通過實施例描述了根據(jù)本公開的示例性實施例的功率器件的結(jié)構(gòu)。應(yīng)理解，源區(qū)和溝槽的數(shù)量可以與所描述的實施例相同或不同。還應(yīng)注意，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)。

圖17是示出根據(jù)本公開示例性實施例的功率器的部分等效電路圖。如圖17所示，第一器件具有柵極G1、漏極D1和源極S1；第二器件的源極S2與第一器件的源極之間由于另外的P+擴散區(qū)的存在而等效為電阻R，因此，第一器件與第二器件被電阻性隔離，從而二者能夠共享外接的二極管D來實現(xiàn)各自的電流瀉放，因而結(jié)構(gòu)相對簡單。在圖17中，標(biāo)號9指代控制電路，該控制電路9用于控制功率器件的工作，例如，第一器件和/或第二器件的導(dǎo)通或關(guān)斷。

根據(jù)上面的示例性實施例的功率器件，第一器件與第二器件以特有的方式耦合與隔離，第二器件的嵌入是平順的并不會給第一器件造成結(jié)構(gòu)上的改變，因此不會對第一器件的電流電壓性能造成任何不利影響。此外，由于金屬間距區(qū)內(nèi)包含了另外的P+擴散區(qū)，第二器件與第一器件能夠?qū)崿F(xiàn)良好的電阻性隔離，從而使得第二器件能夠與第一器件共享相同的續(xù)流二極管來實現(xiàn)電流瀉放。在第二器件的源極金屬引出線部分的下方設(shè)置另外的P+擴散區(qū)的情況下，還可以防止第一器件的擊穿電壓受到影響。

本公開還提供一種功率器件的制備方法。圖18示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例實施例的功率器件的制備方法1800。如圖18所示，方法1800包括：S1801，提供襯底。接下來，在步驟S1802，在襯底上形成第一器件的體區(qū)和至少一個第二器件的體區(qū)。在步驟S0803，在第一器件的體區(qū)內(nèi)形成多個第一溝槽，并在第二器件的體區(qū)內(nèi)形成多個第二溝槽，其中，第二器件的第二溝槽與第一器件的相應(yīng)的第一溝槽相連通。最后在步驟S1804中，形成用于第一器件的多個第一源區(qū)和用于第二器件的多個第二源區(qū)，其中，多個第一源區(qū)通過多個第一溝槽被彼此電學(xué)隔離，多個第二源區(qū)通過多個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)有金屬間距區(qū)，該金屬間距區(qū)內(nèi)形成有另外的P+擴散區(qū)以作為所述第二器件和第一器件之間的電阻性隔離。

在一些示例性實施例中，另外的P+擴散區(qū)可以圍繞第二器件。在一些示例性實施例中，另外的P+擴散區(qū)僅位于金屬間距區(qū)的與第二源區(qū)對應(yīng)的部分內(nèi)。在一些示例性實施例中，在第二器件的源極金屬引出線部分下方也可以形成另外的P+擴散區(qū)。

在一些示例性實施例，第二器件的多個第二源區(qū)可以集中排布。

在一些示例性實施例，襯底可以為P+N襯底，并且功率器件為絕緣柵雙極型晶體管。在一些示例性實施例，襯底可以為N+N襯底，并且功率器件為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。

在一些示例性實施例中，第二器件的每個第二源區(qū)與第一器件的相應(yīng)一個第一源區(qū)相對應(yīng)，第二器件的每個第二溝槽可以與第一器件的相應(yīng)一個第一溝槽直接相連通。在一些示例性實施例中，第二器件的每個第二源區(qū)與第一器件的相應(yīng)一個第一源區(qū)相對應(yīng)，并且第二器件的每個第二溝槽與所述第一器件的相應(yīng)一個第一溝槽相對應(yīng)，并且所述方法1800還可以包括：形成至少一個多晶硅結(jié)構(gòu)，該至少一個多晶硅結(jié)構(gòu)把第二器件的第二溝槽與第一器件的相應(yīng)的第一溝槽相連通。

在一些示例性實施例中，第二器件的多個第二源區(qū)可以以其中至少一對相鄰兩個第二源區(qū)被至少一個第一源區(qū)隔開的方式而排布。在一些示例性實施例中，隔開多個第二源區(qū)中至少一對相鄰兩個第二源區(qū)的至少一個第一源區(qū)的位置可以被另外的P+擴散區(qū)填充。

如上，借助于具體實施例論述了根據(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阻性隔離。正是因為這種電阻性隔離，使得第一器件和至少一個第二器件可以共用相同的續(xù)流二極管，這大大地降低了器件的成本。

雖然在前述本發(fā)明的詳細(xì)描述中已經(jīng)出現(xiàn)了至少一個示例性實施例和制備方法，應(yīng)該意識到仍然存在大量的變換。也應(yīng)該意識到一個示例性實施例或多個示例性實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施本發(fā)明示例性實施例的路線圖，應(yīng)該理解可在示例性實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。