高频率大功率沟槽MOS场效应管制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高频率大功率沟槽MOS场效应管，其栅极自上而下包含栅电极金属层、绝缘介质层、绝缘栅氧化层、P型掺杂层、N型外延层以及N型衬底；在栅电极金属层下方的绝缘介质层上开有接触孔，栅电极金属层从该接触孔中向下延伸至导电多晶硅顶部，并与导电多晶硅直接相连；所述导电多晶硅淀积于沟槽中，在栅电极金属层下方设有沟槽；相邻所述MOS器件单元之间的P型掺杂层内具有一重掺杂P型深阱部，此重掺杂P型深阱部的上端延伸至绝缘栅氧化层的下表面，所述重掺杂P型深阱部的下端延伸至N型外延层的中部区域；一轻掺杂N弧形区位于P型掺杂层上部且位于沟槽周边。本实用新型专利技术使电场曲线趋于平缓，改善漏电流的增加程度，且在器件反向关断时，保护了器件，器件漏电流进一步降低。

High frequency and high power trench MOS field effect transistor

The utility model relates to a high frequency and high power grooved MOSFET, whose gate comprises a metal layer of gate electrode, an insulating dielectric layer, an insulating gate oxide layer, a P-type doping layer, a N-type epitaxy layer and a N-type substrate from top to bottom, and a contact hole is opened on the insulating dielectric layer below the metal layer of gate electrode, from which the metal layer of gate electrode is connected. The contact hole extends downward to the top of the conductive polycrystalline silicon and is directly connected with the conductive polycrystalline silicon; the conductive polycrystalline silicon is deposited in the groove, and grooves are arranged below the metal layer of the gate electrode; the P-type doping layer between the adjacent MOS device units has a heavily doped P-type deep well, and the upper end of the heavily doped P-type deep well extends to the upper end of the heavily doped P-type deep well. On the lower surface of the insulating gate oxide, the lower end of the heavily doped P-type deep well extends to the middle area of the N-type epitaxy layer, and a lightly doped N-arc region is located on the upper part of the P-type doping layer and around the groove. The utility model makes the electric field curve tend to be flat, improves the increase degree of leakage current, and protects the device when the device is turned off in reverse, and further reduces the leakage current of the device.

【技术实现步骤摘要】
高频率大功率沟槽MOS场效应管
本技术涉及MOS器件
，具体涉及一种高频率大功率沟槽MOS场效应管。
技术介绍
在功率MOSFET场效应管的性能指标中，导通电阻是一个非常重要的参数，它的大小直接关系到器件的能量损耗大小，而且随着器件尺寸的缩小，导通电阻重要性就更突出，导通电阻(Rdson)变大时，器件的通态损耗相应的增加。在传统的功率MOSFET器件中，尤其是高压器件，在减小导通电阻成为一种不可能的事情，并且随着市场应用技术的提升，对能效的要求越来越高，整机逐渐向高频方面发展，随着频率的提升，对功率MOSFET器件的开关损耗要求越来越高，在高频应用时，除导通损耗外，开关损耗所占比例越来越大，因此需要一个具有开关频率高的功率MOSFET器件来完成，在传统器件结构下，制造低导通电阻，高频率功率MOSFET器件，几乎成为不可能。因此，现有功率MOS仍有若干技术问题，如何克服这些技术问题成为本领域普通技术人员努力的方向。
技术实现思路
本技术目的是提供一种高频率大功率沟槽MOS场效应管，该高频率大功率沟槽MOS场效应管加强了器件的可靠性和并改善了崩溃效应，有助于改善漏电流的增加程度，也使得器件正向压降和器件损耗均得到了减小，且在器件反向关断时，保护了器件，器件漏电流进一步降低。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种高频率大功率沟槽MOS场效应管，所述MOS器件包括至少2个MOS器件单元，所述MOS器件单元进一步包括位于有源区中源极和栅极，有源区外围设有终端保护结构，所述栅极自上而下包含栅电极金属层、绝缘介质层、绝缘栅氧化层、P型掺杂层、N型外延层以及N型衬底；在栅电极金属层下方的绝缘介质层上开有接触孔，栅电极金属层从该接触孔中向下延伸至导电多晶硅顶部，并与导电多晶硅直接相连；所述导电多晶硅淀积于沟槽中，在栅电极金属层下方设有沟槽，该沟槽位于P型掺杂层，沟槽底部伸入N型外延层，沟槽内壁表面生长有绝缘栅氧化层，沟槽内淀积有导电多晶硅，从而形成沟槽型导电多晶硅；相邻所述MOS器件单元之间的P型掺杂层内具有一重掺杂P型深阱部，此重掺杂P型深阱部的上端延伸至绝缘栅氧化层的下表面，所述重掺杂P型深阱部的下端延伸至N型外延层的中部区域；一轻掺杂N弧形区位于P型掺杂层上部且位于沟槽周边。上述技术方案中的有关内容解释如下：1、上述方案中，所述轻掺杂N型深阱部的深度与沟槽的深度比例为10：（7~9）。2、上述方案中，所述轻掺杂N型深阱部与P型掺杂层的接触面为弧形。3、上述方案中，所述轻掺杂N型深阱部的上表面与绝缘栅氧化层下表面接触。4、上述方案中，所述导电多晶硅与沟槽侧壁之间的绝缘栅氧化层厚度与导电多晶硅与沟槽底部之间的绝缘栅氧化层厚度相等。由于上述技术方案运用，本技术与现有技术相比具有下列优点和效果：1、本技术高频率大功率沟槽MOS场效应管，其相邻所述MOS器件单元之间的P型掺杂层内具有一重掺杂P型深阱部，此重掺杂P型深阱部的上端延伸至绝缘栅氧化层的下表面，所述重掺杂P型深阱部的下端延伸至N型外延层的中部区域，避免了在组件处在漏极-源极偏压（Vds）下，由于PN接面反偏会造成漏电流（Idss），当漏电流随着电压越来越大时，反偏的电场（electricalfield）也越来越大，很容易在电场密集处发生崩溃现象，造成组件永久损坏的现象；其次，其一轻掺杂N弧形区位于P型掺杂层上部且位于沟槽周边，使得器件正向压降和器件损耗均得到了减小，且在器件反向关断时，保护了器件，器件漏电流进一步降低。2、本技术高频率大功率沟槽MOS场效应管，其栅电极金属层从该接触孔中向下延伸至导电多晶硅顶部，并与导电多晶硅直接相连。从而增加了栅电极金属层与绝缘介质层的接触面积，同时栅电极金属层与绝缘介质层形成楔和，大大增加了栅电极金属层与绝缘介质层的粘附力。附图说明附图1为本技术高频率大功率沟槽MOS场效应管平面结构示意图；附图2为本技术高频率大功率沟槽MOS场效应管剖面结构示意图。以上附图中：1、源极；2、栅极；3、终端保护结构；6、MOS器件单元；8、栅电极金属层；9、绝缘介质层；10、绝缘栅氧化层；11、P型掺杂层；12、N型外延层；13、N型衬底；14、沟槽型导电多晶硅；15、沟槽；16、导电多晶硅；17、接触孔；18、重掺杂P型深阱部；19、轻掺杂N弧形区。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术作进一步描述：实施例1：一种高频率大功率沟槽MOS场效应管，所述MOS器件包括至少2个MOS器件单元6，所述MOS器件单元6进一步包括位于有源区中源极1和栅极2，有源区外围设有终端保护结构3，所述栅极2自上而下包含栅电极金属层8、绝缘介质层9、绝缘栅氧化层10、P型掺杂层11、N型外延层12以及N型衬底13；在栅电极金属层8下方的绝缘介质层9上开有接触孔17，栅电极金属层8从该接触孔17中向下延伸至导电多晶硅16顶部，并与导电多晶硅16直接相连；所述导电多晶硅16淀积于沟槽15中，在栅电极金属层8下方设有沟槽15，该沟槽15位于P型掺杂层11，沟槽15底部伸入N型外延层12，沟槽15内壁表面生长有绝缘栅氧化层10，沟槽15内淀积有导电多晶硅16，从而形成沟槽型导电多晶硅14；相邻所述MOS器件单元6之间的P型掺杂层11内具有一重掺杂P型深阱部18，此重掺杂P型深阱部18的上端延伸至绝缘栅氧化层10的下表面，所述重掺杂P型深阱部18的下端延伸至N型外延层12的中部区域；一轻掺杂N弧形区19位于P型掺杂层11上部且位于沟槽15周边。上述重掺杂P型深阱部18的深度与沟槽15的深度比例为10：8.5。上述重掺杂P型深阱部18与P型掺杂层11的接触面为弧形。上述重掺杂P型深阱部18的上表面与绝缘栅氧化层10下表面接触。实施例2：一种高频率大功率沟槽MOS场效应管，所述MOS器件包括至少2个MOS器件单元6，所述MOS器件单元6进一步包括位于有源区中源极1和栅极2，有源区外围设有终端保护结构3，所述栅极2自上而下包含栅电极金属层8、绝缘介质层9、绝缘栅氧化层10、P型掺杂层11、N型外延层12以及N型衬底13；在栅电极金属层8下方的绝缘介质层9上开有接触孔17，栅电极金属层8从该接触孔17中向下延伸至导电多晶硅16顶部，并与导电多晶硅16直接相连；所述导电多晶硅16淀积于沟槽15中，在栅电极金属层8下方设有沟槽15，该沟槽15位于P型掺杂层11，沟槽15底部伸入N型外延层12，沟槽15内壁表面生长有绝缘栅氧化层10，沟槽15内淀积有导电多晶硅16，从而形成沟槽型导电多晶硅14；相邻所述MOS器件单元6之间的P型掺杂层11内具有一重掺杂P型深阱部18，此重掺杂P型深阱部18的上端延伸至绝缘栅氧化层10的下表面，所述重掺杂P型深阱部18的下端延伸至N型外延层12的中部区域；一轻掺杂N弧形区19位于P型掺杂层11上部且位于沟槽15周边。上述重掺杂P型深阱部18的深度与沟槽15的深度比例为10：7.2。上述重掺杂P型深阱部18与P型掺杂层11的接触面为弧形。上述导电多晶硅16与沟槽15侧壁之间的绝缘栅氧化层10厚度与导电多晶硅16与沟槽15底部之间的绝缘栅氧化层10厚度相等。采用上述高频率大功率沟槽MOS场效应管时，其避免本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频率大功率沟槽MOS场效应管，所述MOS器件包括至少2个MOS器件单元（6），所述MOS器件单元（6）进一步包括位于有源区中源极（1）和栅极（2），有源区外围设有终端保护结构（3），所述栅极（2）自上而下包含栅电极金属层（8）、绝缘介质层（9）、绝缘栅氧化层（10）、P型掺杂层（11）、N型外延层（12）以及N型衬底（13）；在栅电极金属层（8）下方的绝缘介质层（9）上开有接触孔（17），栅电极金属层（8）从该接触孔（17）中向下延伸至导电多晶硅（16）顶部，并与导电多晶硅（16）直接相连；所述导电多晶硅（16）淀积于沟槽（15）中，在栅电极金属层（8）下方设有沟槽（15），该沟槽（15）位于P型掺杂层（11），沟槽（15）底部伸入N型外延层（12），沟槽（15）内壁表面生长有绝缘栅氧化层（10），沟槽（15）内淀积有导电多晶硅（16），从而形成沟槽型导电多晶硅（14）；其特征在于：相邻所述MOS器件单元（6）之间的P型掺杂层（11）内具有一重掺杂P型深阱部（18），此重掺杂P型深阱部（18）的上端延伸至绝缘栅氧化层（10）的下表面，所述重掺杂P型深阱部（18）的下端延伸至N型外延层（12）的中部区域；一轻掺杂N弧形区（19）位于P型掺杂层（11）上部且位于沟槽（15）周边。...

【技术特征摘要】
1.一种高频率大功率沟槽MOS场效应管，所述MOS器件包括至少2个MOS器件单元（6），所述MOS器件单元（6）进一步包括位于有源区中源极（1）和栅极（2），有源区外围设有终端保护结构（3），所述栅极（2）自上而下包含栅电极金属层（8）、绝缘介质层（9）、绝缘栅氧化层（10）、P型掺杂层（11）、N型外延层（12）以及N型衬底（13）；在栅电极金属层（8）下方的绝缘介质层（9）上开有接触孔（17），栅电极金属层（8）从该接触孔（17）中向下延伸至导电多晶硅（16）顶部，并与导电多晶硅（16）直接相连；所述导电多晶硅（16）淀积于沟槽（15）中，在栅电极金属层（8）下方设有沟槽（15），该沟槽（15）位于P型掺杂层（11），沟槽（15）底部伸入N型外延层（12），沟槽（15）内壁表面生长有绝缘栅氧化层（10），沟槽（15）内淀积有导电多晶硅（16），从而形成沟槽型导电多晶硅（14）；其特征在于：相邻所述MOS器件单元（6）之间的P型掺杂层（11）内具有一...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄彦智，陆佳顺，杨洁雯，
申请(专利权)人：苏州硅能半导体科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32