超结金属栅场效应晶体管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超结金属栅场效应晶体管，包括肖特基二极管和超结MOSFET；所述超结MOSFET包括由上至下依次设置的N

Hyperjunction metal gate field effect transistor

The utility model discloses a super junction metal gate field effect transistor, including Schottky diode and super junction MOSFET; the super junction MOSFET including N are sequentially arranged from top to bottom

【技术实现步骤摘要】
超结金属栅场效应晶体管
本技术涉及半导体器件
，特别是一种超结金属栅场效应晶体管。
技术介绍
在现有的功率MOSFET器件结构中，在有源区的金属布线，一般采用宽度大小一样(也就是截面积相同)的铝布线，由于铝线有电流密度限制，一定宽度的铝线只能通过一定的电流量，当功率MOSFET有大电流通过时，会耗费大面积版图空间用于铝布线。而且现有的MOSFET器件存在以下问题：一是沟道电子迁移率低，进而导致MOSFET的沟道电阻大的问题；二是在高温、高电场下栅氧可靠性不足的问题。
技术实现思路
基于此，针对上述问题，有必要提出一种超结金属栅场效应晶体管，利用超结金属栅场效应晶体管耐高压、通态电阻低的优点，并采用新的铝线布线方式，根据不同的电流采用了不同宽度的铝布线，大幅度提高MOSFET的带载能力，采用肖特基二极管形成电场屏蔽，降低了栅区沟槽的底部电场，改善了栅氧化层的可靠性。本技术的技术方案是：一种超结金属栅场效应晶体管，包括肖特基二极管和超结MOSFET；所述超结MOSFET包括由上至下依次设置的N+源区外延层、P+体区外延层、N-耐压漂移层和N+衬底层，所述N+源区外延层的边缘处开设有肖特基沟槽，所述N+源区外延层的中心开有栅极沟槽，所述肖特基沟槽的底部和所述栅极沟槽的底部均位于所述N-耐压漂移层内，所述肖特基沟槽的深度大于所述栅极沟槽的深度；所述N-耐压漂移层的边缘设有P-电荷补偿区，所述P-电荷补偿区位于所述肖特基沟槽的底部；所述栅极沟槽中设有栅电极；所述栅极沟槽与所述栅电极之间设有栅氧化层；所述栅电极高出所述栅极沟槽的部分包裹有栅电极绝缘保护层；所述肖特基二极管通过所述肖特基沟槽与所述超结MOSFET配合；所述超结MOSFET的漏极的铝线宽度随电流减小而逐渐变窄，所述超结MOSFET的源极的铝线宽度随电流减小而逐渐变窄，所述超结MOSFET的漏极的铝线和源极的铝线之间交叉布线。优选地，所述肖特基二极管与所述超结MOSFET的源极共用金属电极。优选地，所述超结MOSFET的源极采用对接式接触孔结构，所述对接式接触孔结构是N+源区外延层和P+体区外延层紧靠在一起，金属孔跨在N+源区外延层和P+体区外延层交接处，金属孔长度为普通孔的两倍。优选地，所述肖特基二极管包括中央沟槽和外凸起部；所述肖特基沟槽与所述外凸起部配合，所述中央沟槽与所述栅电极绝缘保护层配合。本技术的有益效果是：1、使用超结MOSFET技术，在耐压漂移层中加入P-电荷补偿区，使得击穿电压升高，耐高压，且通态电阻低，功耗低；2、对超结MOSFET的结构进行改良，在现有超结MOSFET的基础上设置肖特基二极管，通过肖特基二极管对包围在其内部的耐压漂移层的部分区域形成一个屏蔽区，降低了栅极沟槽的底部电场，改善了栅极氧化层的可靠性，栅电极被栅氧化层和栅电极绝缘保护层完全包围，达到绝缘的目的；3、根据不同的电流采用了不同宽度的铝布线，这样使超结MOSFET在相同面积下，增加铝线的有效布线，相同面积下，铝线的最大电流能力将达到约为原来的两倍，大幅度提高超结MOSFET的带载能力并且如果在具有相同带载能力时，超结MOSFET可节约约1/4版图面积。附图说明图1为本技术实施例的铝布线结构示意图；图2为本技术实施例的局部示意图；附图标记：10-肖特基二极管，20-超结MOSFET，21-N+源区外延层，22-P+体区外延层，23-N-耐压漂移层，24-N+衬底层，25-肖特基沟槽，26-栅极沟槽，27-P-电荷补偿区，28-栅电极，29-栅氧化层，30-栅电极绝缘保护层，40-漏极，41-源极。具体实施方式下面结合附图对本技术的实施例进行详细说明。实施例如图2所示，一种超结金属栅场效应晶体管，包括肖特基二极管10和超结MOSFET20；所述超结MOSFET20包括由上至下依次设置的N+源区外延层21、P+体区外延层22、N-耐压漂移层23和N+衬底层24，所述N+源区外延层21的边缘处开设有肖特基沟槽25，所述N+源区外延层21的中心开有栅极沟槽26，所述肖特基沟槽25的底部和所述栅极沟槽26的底部均位于所述N-耐压漂移层23内，所述肖特基沟槽25的深度大于所述栅极沟槽26的深度；所述N-耐压漂移层23的边缘设有P-电荷补偿区27，所述P-电荷补偿区27位于所述肖特基沟槽25的底部；所述栅极沟槽26中设有栅电极28；所述栅极沟槽26与所述栅电极28之间设有栅氧化层29；所述栅电极28高出所述栅极沟槽26的部分包裹有栅电极绝缘保护层30；所述肖特基二极管10通过所述肖特基沟槽25与所述超结MOSFET20配合；如图1所示，所述超结MOSFET20的漏极40的铝线的宽度随电流减小而逐渐变窄，所述超结MOSFET20的源极41的铝线的宽度随电流减小而逐渐变窄，所述超结MOSFET20的漏极40的铝线和源极41的铝线之间交叉布线。在其中一个实施例中，所述肖特基二极管10与所述超结MOSFET20的源极41共用金属电极。在其中一个实施例中，所述超结MOSFET20的源极41采用对接式接触孔结构，所述对接式接触孔结构是N+源区外延层21和P+体区外延层22紧靠在一起，金属孔跨在N+源区外延层21和P+体区外延层22交接处，金属孔长度为普通孔的两倍。在其中一个实施例中，所述肖特基二极管10包括中央沟槽和外凸起部；所述肖特基沟槽25与所述外凸起部配合，所述中央沟槽与所述栅电极绝缘保护层30配合。以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超结金属栅场效应晶体管，其特征在于，包括肖特基二极管和超结MOSFET；所述超结MOSFET包括由上至下依次设置的N

【技术特征摘要】
1.一种超结金属栅场效应晶体管，其特征在于，包括肖特基二极管和超结MOSFET；所述超结MOSFET包括由上至下依次设置的N+源区外延层、P+体区外延层、N-耐压漂移层和N+衬底层，所述N+源区外延层的边缘处开设有肖特基沟槽，所述N+源区外延层的中心开有栅极沟槽，所述肖特基沟槽的底部和所述栅极沟槽的底部均位于所述N-耐压漂移层内，所述肖特基沟槽的深度大于所述栅极沟槽的深度；所述N-耐压漂移层的边缘设有P-电荷补偿区，所述P-电荷补偿区位于所述肖特基沟槽的底部；所述栅极沟槽中设有栅电极；所述栅极沟槽与所述栅电极之间设有栅氧化层；所述栅电极高出所述栅极沟槽的部分包裹有栅电极绝缘保护层；所述肖特基二极管通过所述肖特基沟槽与所述超结MOSFET配合；所述超结MOSFET的漏极的铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：任留涛，
申请(专利权)人：上海超致半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31