沟槽功率半导体器件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种沟槽功率半导体器件，在漏极金属上设有第一导电类型衬底、第一导电类型外延层，在第一导电类型外延层上设有第二导电类型体区与第二导电类型阱区，在第二导电类型体区内开设有第一类沟槽，在第二导电类型阱区内开设有第二类沟槽，所述第二类沟槽围绕所述第一类沟槽设置，所述第二导电类型体区的第二导电类型杂质的浓度峰值大于第二导电类型阱区的第二导电类型杂质的浓度峰值，本实用新型专利技术能够提高功率半导体器件的终端耐压，提高功率半导体器件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
沟槽功率半导体器件
本技术涉及一种功率半导体结构，具体地说是一种普通沟槽功率半导体结构。
技术介绍
如图13所示，为传统沟槽功率MOSFET结构的示意图，传统结构包括元胞区001和终端保护区002，元胞区001位于器件的中心区，终端保护区002环绕元胞区001设置，元胞区001和终端保护区002的第一导电类型外延层3的表面都设置了第二导电类型体区7。图13显示了器件承受击穿电压时的击穿位置，所示击穿点位于最靠近元胞区001的第二类沟槽14的靠近元胞区001的一侧，该击穿点极其靠近第二类栅氧化层16，并且由于第二导电类型体区7的杂质浓度高，该位置峰值电场极高，这种情况容易导致栅氧层的损伤，导致器件耐压下降，可靠性降低。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种能够提高终端耐压、提高可靠性的沟槽功率半导体器件。按照本技术提供的技术方案，所述沟槽功率半导体器件，包括漏极金属、半导体基板与第一类沟槽、第一类导电多晶硅、第一类栅氧化层、第二导电类型体区、第一导电类型源区、第二类绝缘介质层、第一类绝缘介质层、第二导电类型阱区、源极金属、金属场板、第二类沟槽、第二类导电多晶硅与第二类栅氧化层；所述半导体基板设置在漏极金属的上面，半导体基板被划分为元胞区和终端保护区，元胞区位于半导体基板的中心区，终端保护区位于元胞区的外圈且环绕元胞区；所述半导体基板包括第一导电类型衬底和位于第一导电类型衬底上的第一导电类型外延层；在第一导电类型外延层上设有第二导电类型体区与第二导电类型阱区，第二导电类型体区完全覆盖位于元胞区内的第一导电类型外延层，第二导电类型阱区完全或者部分覆盖位于终端保护区内的第一导电类型外延层，在第二导电类型体区内设有第一导电类型源区，在第二导电类型阱区上设有第一类绝缘介质层；在第一导电类型源区的上表面向下开设有第一类沟槽，第一类沟槽向下穿透第一导电类型源区与第二导电类型体区并最终伸入第一导电类型外延层内，在第一类沟槽侧壁和底壁均形成有第一类栅氧化层，在第一类栅氧化层内设有第一类导电多晶硅；在第二导电类型阱区的上表面向下开设有第二类沟槽，第二类沟槽向下穿透第二导电类型阱区并最终伸入第一导电类型外延层内，在第二类沟槽侧壁和底壁均设有第二类栅氧化层，在第二类栅氧化层内设有第二类导电多晶硅；在第一导电类型源区与第一类绝缘介质层上设有第二类绝缘介质层，在第二类绝缘介质层上呈间隔设有源极金属与金属场板，源极金属不仅完全覆盖位于元胞区内的第二类绝缘介质层而且部分延伸到终端保护区内并覆盖靠近元胞区的第二类绝缘介质层，源极金属通过通孔与第一导电类型源区及第二导电类型体区欧姆接触，金属场板完全位于终端保护区内，且金属场板至少覆盖一根第二类沟槽，金属场板连接源极电位或栅极电位。作为优选，所述第二导电类型体区不仅完全覆盖位于元胞区内的第一导电类型外延层而且第二导电类型体区部分延伸到终端保护区内并覆盖靠近元胞区的第一导电类型外延层，在位于元胞区内的第二导电类型体区上设有第一导电类型源区，所述第二导电类型阱区覆盖第二导电类型体区外侧的第一导电类型外延层，第一类绝缘介质层不仅完全覆盖第二导电类型阱区而且覆盖位于终端保护区内的第二导电类型体区的边缘部分，在第一导电类型源区、位于终端保护区内的第二导电类型体区的非边缘部分与第一类绝缘介质层上设有第二类绝缘介质层，源极金属通过第二类绝缘介质层内的通孔与延伸至终端保护区内的第二导电类型体区欧姆接触。作为优选，所述第二导电类型体区不仅完全覆盖位于元胞区内的第一导电类型外延层而且第二导电类型体区部分延伸到终端保护区内并覆盖靠近元胞区的第一导电类型外延层，第一导电类型源区不仅完全覆盖位于元胞区内的第二导电类型体区而且部分延伸到终端保护区内并部分覆盖靠近元胞区的第二导电类型体区，所述第二导电类型阱区覆盖第二导电类型体区外侧的第一导电类型外延层，第一类绝缘介质层不仅完全覆盖第二导电类型阱区而且覆盖位于终端保护区内的第二导电类型体区的边缘部分，在第一导电类型源区与第一类绝缘介质层上设有第二类绝缘介质层，源极金属通过第二类绝缘介质层内的通孔与延伸至终端保护区内的第二导电类型体区、第一导电类型源区欧姆接触。作为优选，所述第二导电类型体区完全覆盖位于元胞区内的第一导电类型外延层，第二导电类型阱区完全覆盖位于终端保护区内的第一导电类型外延层，第一类绝缘介质层完全覆盖第二导电类型阱区，在第一导电类型源区与第一类绝缘介质层上设有第二类绝缘介质层，在靠近元胞区的终端保护区内的第二导电类型阱区内设有第一类沟槽，在所述第一类沟槽的两侧设有通孔，源极金属通过通孔与第二导电类型阱区欧姆接触。作为优选，所述第二导电类型体区的第二导电类型杂质的浓度峰值大于第二导电类型阱区的第二导电类型杂质的浓度峰值。作为优选，所述第一类沟槽内的第一类导电多晶硅连接栅极电位，第二类沟槽内的第二类导电多晶硅呈浮空设置。作为优选，所述功率半导体器件为N型功率半导体器件或者P型功率半导体器件，当功率半导体器件为N型功率半导体器件时，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；当功率半导体器件为P型半导体器件时，第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。本技术能够提高功率半导体器件的终端耐压，提高功率半导体器件的可靠性。附图说明图1为本技术实施例1提供的功率半导体器件的形成外延层的结构示意图。图2为本技术实施例1提供的功率半导体器件的形成第二导电类型阱区的结构示意图。图3为本技术实施例1提供的功率半导体器件的形成第一类沟槽和第二类沟槽、第一类栅氧化层和第二类栅氧化层、第一类导电多晶硅和第二类导电多晶硅的结构示意图。图4为本技术实施例1提供的功率半导体器件的淀积形成第一类绝缘介质层的结构示意图。图5为本技术实施例1提供的功率半导体器件的选择性刻蚀去除第一类绝缘介质层的结构示意图。图6为本技术实施例1提供的功率半导体器件的注入第二导电类型杂质并热退火，形成第二导电类型体区的结构示意图。图7为本技术实施例1提供的功率半导体器件的选择性注入第一导电类型杂质并激活，形成第一导电类型源区的结构示意图。图8为本技术实施例1提供的功率半导体器件的淀积形成第二类绝缘介质层的结构示意图。图9为本技术实施例1提供的功率半导体器件的在元胞区第二绝缘介质层上选择性刻蚀出通孔的结构示意图。图10为本技术实施例1提供的功率半导体器件的淀积金属并选择性刻蚀金属，形成源极金属、金属场板和漏极金属的结构示意图。图11为本技术实施例2提供的功率半导体器件的结构示意图。图12为本技术实施例3提供的功率半导体器件的结构示意图。图13为传统沟槽功率半导体器件的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步说明。为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沟槽功率半导体器件，包括漏极金属（1）、半导体基板与第一类沟槽（4）、第一类导电多晶硅（5）、第一类栅氧化层（6）、第二导电类型体区（7）、第一导电类型源区（8）、第二类绝缘介质层（9）、第一类绝缘介质层（10）、第二导电类型阱区（11）、源极金属（12）、金属场板（13）、第二类沟槽（14）、第二类导电多晶硅（15）与第二类栅氧化层（16）；/n所述半导体基板设置在漏极金属（1）的上面，半导体基板被划分为元胞区（001）和终端保护区（002），元胞区（001）位于半导体基板的中心区，终端保护区（002）位于元胞区（001）的外圈且环绕元胞区（001）；所述半导体基板包括第一导电类型衬底（2）和位于第一导电类型衬底（2）上的第一导电类型外延层（3）；/n其特征是：在第一导电类型外延层（3）上设有第二导电类型体区（7）与第二导电类型阱区（11），第二导电类型体区（7）完全覆盖位于元胞区（001）内的第一导电类型外延层（3），第二导电类型阱区（11）完全或者部分覆盖位于终端保护区（002）内的第一导电类型外延层（3），在第二导电类型体区（7）内设有第一导电类型源区（8），在第二导电类型阱区（11）上设有第一类绝缘介质层（10）；/n在第一导电类型源区（8）的上表面向下开设有第一类沟槽（4），第一类沟槽（4）向下穿透第一导电类型源区（8）与第二导电类型体区（7）并最终伸入第一导电类型外延层（3）内，在第一类沟槽（4）侧壁和底壁均形成有第一类栅氧化层（6），在第一类栅氧化层（6）内设有第一类导电多晶硅（5）；/n在第二导电类型阱区（11）的上表面向下开设有第二类沟槽（14），第二类沟槽（14）向下穿透第二导电类型阱区（11）并最终伸入第一导电类型外延层（3）内，在第二类沟槽（14）侧壁和底壁均设有第二类栅氧化层（16），在第二类栅氧化层（16）内设有第二类导电多晶硅（15）；/n在第一导电类型源区（8）与第一类绝缘介质层（10）上设有第二类绝缘介质层（9），在第二类绝缘介质层（9）上设有源极金属（12）与金属场板（13），源极金属（12）不仅完全覆盖位于元胞区（001）内的第二类绝缘介质层（9）而且部分延伸到终端保护区（002）内并覆盖靠近元胞区（001）的第二类绝缘介质层（9），源极金属（12）通过通孔与第一导电类型源区（8）及第二导电类型体区（7）欧姆接触，金属场板（13）完全位于终端保护区（002）内，且金属场板（13）至少覆盖一根第二类沟槽（14），金属场板（13）连接源极电位或栅极电位。/n...

【技术特征摘要】
1.一种沟槽功率半导体器件，包括漏极金属（1）、半导体基板与第一类沟槽（4）、第一类导电多晶硅（5）、第一类栅氧化层（6）、第二导电类型体区（7）、第一导电类型源区（8）、第二类绝缘介质层（9）、第一类绝缘介质层（10）、第二导电类型阱区（11）、源极金属（12）、金属场板（13）、第二类沟槽（14）、第二类导电多晶硅（15）与第二类栅氧化层（16）；
所述半导体基板设置在漏极金属（1）的上面，半导体基板被划分为元胞区（001）和终端保护区（002），元胞区（001）位于半导体基板的中心区，终端保护区（002）位于元胞区（001）的外圈且环绕元胞区（001）；所述半导体基板包括第一导电类型衬底（2）和位于第一导电类型衬底（2）上的第一导电类型外延层（3）；
其特征是：在第一导电类型外延层（3）上设有第二导电类型体区（7）与第二导电类型阱区（11），第二导电类型体区（7）完全覆盖位于元胞区（001）内的第一导电类型外延层（3），第二导电类型阱区（11）完全或者部分覆盖位于终端保护区（002）内的第一导电类型外延层（3），在第二导电类型体区（7）内设有第一导电类型源区（8），在第二导电类型阱区（11）上设有第一类绝缘介质层（10）；
在第一导电类型源区（8）的上表面向下开设有第一类沟槽（4），第一类沟槽（4）向下穿透第一导电类型源区（8）与第二导电类型体区（7）并最终伸入第一导电类型外延层（3）内，在第一类沟槽（4）侧壁和底壁均形成有第一类栅氧化层（6），在第一类栅氧化层（6）内设有第一类导电多晶硅（5）；
在第二导电类型阱区（11）的上表面向下开设有第二类沟槽（14），第二类沟槽（14）向下穿透第二导电类型阱区（11）并最终伸入第一导电类型外延层（3）内，在第二类沟槽（14）侧壁和底壁均设有第二类栅氧化层（16），在第二类栅氧化层（16）内设有第二类导电多晶硅（15）；
在第一导电类型源区（8）与第一类绝缘介质层（10）上设有第二类绝缘介质层（9），在第二类绝缘介质层（9）上设有源极金属（12）与金属场板（13），源极金属（12）不仅完全覆盖位于元胞区（001）内的第二类绝缘介质层（9）而且部分延伸到终端保护区（002）内并覆盖靠近元胞区（001）的第二类绝缘介质层（9），源极金属（12）通过通孔与第一导电类型源区（8）及第二导电类型体区（7）欧姆接触，金属场板（13）完全位于终端保护区（002）内，且金属场板（13）至少覆盖一根第二类沟槽（14），金属场板（13）连接源极电位或栅极电位。


2.根据权利要求1所述的沟槽功率半导体器件，其特征是：所述第二导电类型体区（7）不仅完全覆盖位于元胞区（001）内的第一导电类型外延层（3）而且第二导电类型体区（7）部分延伸到终端保护区（002）内并覆盖靠近元胞区（001）的第一导电类型外延层（3），在位于元胞区（001）内的第二导电类型体区（7）上设有第一导电类型源区（8），所述第二导电类型阱区（11）覆盖第二导电类型...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱袁正，廖周林，周锦程，王根毅，周永珍，
申请(专利权)人：无锡新洁能股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32