优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件制造技术

本实用新型专利技术属于半导体功率器件技术领域，具体涉及到一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，包括第一导电类型漏极区，位于所述第一导电类型漏极区上方的第一导电类型的外延层，位于所述第一导电类型外延层上方的第二导电类型阱区层，还包括：沟槽；栅氧化层；多晶硅层；源极区层；绝缘介质层；金属层；其中，所述栅氧化层底端部的厚度值大于所述栅氧化层侧面端的厚度值，所述栅氧化层底端部的厚度值大于所述多晶硅层顶端部的厚度值，所述栅氧化层底端部的厚度值小于所述沟槽的高度值。本实用新型专利技术在不影响通态电阻的基础上进一步优化栅氧电荷，最终降低器件的FOM(FOM＝Rdson*Qgd)值。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于半导体功率器件
，具体涉及到一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件。
技术介绍
在MOSFET器件的功率损耗研究中，最关心的两个参数：一个是通态电阻Rdson；另一个是栅氧电荷Qg。主要是由于它们分别决定着器件的导通损耗和开关损耗。栅氧电荷Qg包含栅-源电荷Qgs和栅-漏电荷Qgd。功率MOS管在开和关两种状态转换时，Qgd的电压变化远大于Qgs上的电压变化，相应的充、放电量Qgd较大，所以Qgd对开关速度的影响较大。因此我们更关心的是如何通过减小Qgd来改善器件的开关特性。然而在很多情况下，减小Qgd和减小Rdson是相互矛盾的，所以，我们就要借助优值FOM＝Rdson*Qgd(与器件的面积无关)作为衡量器件性能的指标。而对于传统的表面栅结构由于受到本身结构的限制，导致它的通态电阻偏大，导通功耗太高，以至于无法很好的满足应用端对功率器件的要求，于是将目标集中在沟槽栅MOSFET上。使用挖槽工艺的沟槽栅MOSFET能够在节省器件面积的同时得到较低的通态电阻，所以在低压范围内得到广泛应用。但是采用密集而精细的沟槽栅后，由于沟道面积的增加导致栅极电荷增大，表现为栅极的寄生电容增大。为了解决上述问题，本技术提供了一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，在不影响通态电阻的基础上进一步优化栅氧电荷，最终降低器件的FOM(FOM＝Rdson*Qgd)值。
技术实现思路
本技术的一个目的是解决至少一个上述问题或缺陷，并提供至少一个后面将说明的优点。本技术还有一个目的是提供了一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，其在不影响通态电阻的基础上进一步优化栅氧电荷，最终降低器件的FOM(FOM＝Rdson*Qgd)值。本技术还有一个目的是提供了一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，其降低了器件的开关损耗。为了实现根据本技术的这些目的和其它优点，本技术提供了一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，包括第一导电类型漏极区，位于所述第一导电类型漏极区上方的第一导电类型的外延层，位于所述第一导电类型外延层上方的第二导电类型阱区层，还包括：沟槽，其穿过所述第二导电类型阱区层，延伸至所述第一导电类型外延层的内部；栅氧化层，其与所述沟槽的内侧面和底端接触，形成栅氧化层侧面端部和栅氧化层底端部；多晶硅层，其包括多晶硅层侧面端部和多晶硅层顶端部，所述多晶硅层侧面端部与所述栅氧化层侧面端部接触，所述多晶硅层顶端部位于所述栅氧化层底端部的上方；源极区层，其位于所述第二导电类型阱区层的上方；绝缘介质层，其位于所述源极区层上方，所述绝缘介质层上开设接触孔，所述接触孔穿过所述绝缘介质层，延伸至所述第二导电类型阱区层；金属区层，其位于所述绝缘介质层的上方，所述接触孔内设置有金属；其中，所述栅氧化层底端部的厚度值大于所述栅氧化层侧面端的厚度值，所述栅氧化层底端部的厚度值大于所述多晶硅层顶端部的厚度值，所述栅氧化层底端部的厚度值小于所述沟槽的高度值。本技术通过增加所述栅氧化层底端部的厚度，来降低G到D的栅漏电荷Qgd，实现优化器件FOM(FOM＝Rdson*Qgd)值的目的。所述器件的结构不仅有低导通损耗的优点，同时又降低了器件的开关损耗。优选的是，所述多晶硅层侧面端部和所述多晶硅层顶端部的掺杂类型相同。优选的是，所述多晶硅层侧面端部和所述多晶硅层顶端部的掺杂类型为N型掺杂或者P型掺杂。优选的是，所述金属区层包括源区金属层和栅区金属层，所述源区金属层和所述栅区金属层不接触，所述栅区金属层通过所述接触孔与所述多晶硅层顶端部接触，所述源区金属层通过所述接触孔与所述第二导电类型阱区层接触。本技术的有益效果1、本技术提供的一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，其在不增大器件通态电阻Rdson的前提下，通过增加所述栅氧化层底端部的厚度，降低G到D的栅漏电荷Qgd，实现优化器件FOM(FOM＝Rdson*Qgd)值的目的。2、本技术提供的一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，其不仅具有低导通损耗的优点，而且，还使得器件的开关损耗降低。3、本技术提供的一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，由于所述栅氧化层底端部的厚度大于所述栅氧化层侧面端的厚度，从而使得该器件结构的栅氧电荷Qgd比普通的沟槽栅MOSFET大大降低。附图说明图1为本技术所述优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件的剖面结构示意图；图中，1为第一导电类型漏极区；2为第一导电类型的外延层；3为外围栅极引出的外围沟槽；4为源区的内部沟槽；5为栅氧化层侧面端部；6为多晶硅层侧面端部；7为栅氧化层底端部；8为多晶硅层顶端部；9为源极区层；10为第二导电类型阱区层；11为绝缘介质层；12为接触孔；13为栅区金属层；14为源区金属层。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或者多个其它元件或其组合的存在或添加。如图所示，本技术提供了一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，包括第一导电类型漏极区1，位于所述第一导电类型漏极区上方的第一导电类型的外延层2，位于所述第一导电类型外延层上方的第二导电类型阱区层10，还包括：沟槽，其穿过所述第二导电类型阱区层10，延伸至所述第一导电类型外延层2的内部，所述沟槽为三个沟槽，其中两个沟槽位于源极一端，为源区的内部沟槽4，另一个沟槽位于栅极一端，为外围栅极引出的外围沟槽3；栅极一端的沟槽宽度大于源极一端的沟槽宽度；栅氧化层，其与所述沟槽的内侧面和底端接触，形成栅氧化层侧面端部5和栅氧化层底端部7；多晶硅层，其包括多晶硅层侧面端部6和多晶硅层顶端部8，所述多晶硅层侧面端部6与所述栅氧化层侧面端部5接触，所述多晶硅层顶端部8位于所述栅氧化层底端部7的上方，所述多晶硅层与所述栅氧化层位于所述沟槽的内部；源极区层9，其位于所述第二导电类型阱区层10的上方；绝缘介质层11，其位于所述源极区层9上方，所述绝缘介质层11上开设接触孔12，所述接触孔12穿过所述绝缘介质层11，延伸至所述第二导电类型阱区层10；金属区层，其位于所述绝缘介质层11的上方，所述接触孔12内设置有金属；其中，所述栅氧化层底端部7的厚度值大于所述栅氧化层侧面端5的厚度值，所述栅氧化层底端部7的厚度值大于所述多晶硅层顶端部8的厚度值，所述栅氧化层底端部7的厚度值小于所述沟槽的高度值。位于硅片背面的重掺杂的第一导电类型漏极区1，位于所述漏极区上方的轻掺杂第一导电类型外延层2，位于所述外延层上方的第二导电类型阱区层10，位于所述阱区层10并深入到所述外延层2的沟槽，在所述阱区层10上部且位于所述沟槽顶部四周形成具有第一导电类型的源极区层9，所述的沟槽内部设有栅氧化层和导电多晶硅，底部与所述外延层相连。本技术通过增加所述栅氧化层底端部7的厚度，降低G到D的栅漏电荷Qgd，实现优化器件FOM(FOM＝Rdson*Qgd)值的目的，所述器件的结构不仅有低导通损耗的优点，同时又降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，包括第一导电类型漏极区，位于所述第一导电类型漏极区上方的第一导电类型的外延层，位于所述第一导电类型外延层上方的第二导电类型阱区层，其特征在于，还包括：沟槽，其穿过所述第二导电类型阱区层，延伸至所述第一导电类型外延层的内部；栅氧化层，其与所述沟槽的内侧面和底端接触，形成栅氧化层侧面端部和栅氧化层底端部；多晶硅层，其包括多晶硅层侧面端部和多晶硅层顶端部，所述多晶硅层侧面端部与所述栅氧化层侧面端部接触，所述多晶硅层顶端部位于所述栅氧化层底端部的上方；源极区层，其位于所述第二导电类型阱区层的上方；绝缘介质层，其位于所述源极区层上方，所述绝缘介质层上开设接触孔，所述接触孔穿过所述绝缘介质层，延伸至所述第二导电类型阱区层；金属区层，其位于所述绝缘介质层的上方，所述接触孔内设置有金属；其中，所述栅氧化层底端部的厚度值大于所述栅氧化层侧面端的厚度值，所述栅氧化层底端部的厚度值大于所述多晶硅层顶端部的厚度值，所述栅氧化层底端部的厚度值小于所述沟槽的高度值。

【技术特征摘要】
1.一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，包括第一导电类型漏极区，位于所述第一导电类型漏极区上方的第一导电类型的外延层，位于所述第一导电类型外延层上方的第二导电类型阱区层，其特征在于，还包括：沟槽，其穿过所述第二导电类型阱区层，延伸至所述第一导电类型外延层的内部；栅氧化层，其与所述沟槽的内侧面和底端接触，形成栅氧化层侧面端部和栅氧化层底端部；多晶硅层，其包括多晶硅层侧面端部和多晶硅层顶端部，所述多晶硅层侧面端部与所述栅氧化层侧面端部接触，所述多晶硅层顶端部位于所述栅氧化层底端部的上方；源极区层，其位于所述第二导电类型阱区层的上方；绝缘介质层，其位于所述源极区层上方，所述绝缘介质层上开设接触孔，所述接触孔穿过所述绝缘介质层，延伸至所述第二导电类型阱区层；金属区层，其位于所述绝缘介质层的上方，所述接触孔内设置有金属；其...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁力鹏，徐吉程，范玮，
申请(专利权)人：西安后羿半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61