一种沟槽型功率ＭＯＳ器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种沟槽型功率ＭＯＳ器件及其制造方法。其包括有源区和终端保护区；第一导电类型注入层与第二导电类型层均贯穿于整个终端保护区，终端保护区采用沟槽结构，在终端保护区内形成第一沟槽；所述第一沟槽内壁生长有绝缘氧化层，第一沟槽内两侧分别设置第一侧壁保护与第二侧壁保护，所述第一侧壁保护与第二侧壁保护利用绝缘介质层相隔离；第一侧壁保护邻近所述有源区，第二侧壁保护远离所述有源区；第一侧壁保护为零电位；终端保护区对应于第二侧壁保护的上方设置第二金属层第二金属层将第二侧壁保护与第一导电类型层衬底连接成等电位。本发明专利技术降低了ＭＯＳ器件的制造成本，提高了ＭＯＳ器件的耐压能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功率半导体器件，尤其是一种沟槽型功率MOS器件及其制造方法。
技术介绍
提高器件性能、降低器件成本，是推动功率半导体器件不断向前发展的两个重要 动力。功率半导体器件中的一个重要组成部分沟槽型功率MOS (金属-氧化物-半导体) 器件经过不断的更新发展，通过四次光刻的工艺技术便可实现完整的器件制造加工工艺， 并且已经广泛应用于产品大生产。目前中国专利ZL 200710302461. 4和ZL 200810019085. 2中所公开了《一种深 沟槽大功率MOS器件及其制造方法》，涉及了一种利用四次光刻技术制造的沟槽型功率 MOS器件；所述沟槽型功率MOS器件的结构如中国专利ZL200710302461. 4中附图4和ZL 200810019085. 2 中附图 4 所示。所述中国专利 ZL 200710302461. 4 和 ZL 200810019085. 2 专利技术的基本思想是沟槽型功率MOS器件，在所述MOS器件的截面上，包括由沟槽型元胞构 成的器件有源区和采用沟槽型结构形成的器件终端保护区；所述终端保护区包括沟槽型的 保护环和沟槽型的截止环，并且所述保护环与截止环的相对应沟槽互相独立，即保护环内 的分压沟槽与截止环内的截止沟槽间间隔一定距离。所述中国专利ZL200710302461. 4和 ZL 200810019085. 2还公开了形成MOS器件结构的制造方法，所述制造方法公开了利用四 次光刻形成MOS结构，其包括使用沟槽光刻版形成沟槽，使用源极光刻版形成源极，使用孔 光刻版形成孔，使用金属光刻版形成金属电极。减少光刻次数、缩小芯片尺寸是降低器件成本的两个重要手段，因此要求在不影 响器件性能的前提下，减少器件结构中的任意光刻版层次已经变的难以实现，而且由于上 述专利结构中的分压环与截止环采用的是相互独立的沟槽，因此分压环与截止环之间的间 距将占据相当比重的终端保护区面积，事实上其比重已经达到30%以上。所以，中国专利 ZL200710302461. 4和ZL200810019085. 2中所介绍的沟槽型功率MOS器件和制造方法中，采 用所述的制造方法，使MOS器件的制造成本下降空间非常有限。此外，中国专利ZL200710302461. 4和ZL200810019085. 2结构中的终端保护区包括至少一个沟槽结构的分压环，并且第二导电类型的阱层存在于整个终端保护区，如图 16. a所示；但从实际仿真结果来看，当器件反向耐压时，靠近有源区的第一个沟槽结构分 压环承担了绝大多数的电压降，而且由于耗尽层会沿所述第一个沟槽结构分压环的侧壁向 上弯曲至硅表面，具体来讲，沿靠近有源区一侧的沟槽侧壁；因此，耗尽层宽度较原有平行 于硅表面方向的耗尽层宽度收窄许多，导致平行于沟槽侧壁方向上的耗尽层内电势线过于 密集，容易在所述位于沟槽侧壁上的薄绝缘栅氧化层表面上形成过强电场，降低器件的耐 压可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种沟槽型功率MOS器件及其 制造方法，其降低了 MOS器件的制造成本，提高了 MOS器件的耐压能力。按照本专利技术提供的技术方案，在所述MOS器件的俯视平面上，包括有位于半导体 基板上的有源区和终端保护区，所述有源区位于半导体基板的中心区，终端保护区位于有 源区的外围；所述终端保护区包括分压环和截止环；所述有源区采用沟槽结构，有源区通 过元胞沟槽内的导电多晶硅并联成整体；其创新在于在所述MOS器件的截面上，所述终端保护区内采用沟槽结构，终端保护区内设置 第一沟槽，所述第一沟槽形成终端保护区的分压环和截止环；所述第一沟槽位于第二导电 类型层，深度伸入第二导电类型下方的第一导电类型外延层；在所述MOS器件的截面上，所述第一导电类型注入层与第二导电类型层均贯穿于 整个终端保护区；第一导电类型注入层位于第二导电类型层及第一沟槽槽底的上方，且被 第一沟槽所述分割；在所述MOS器件的截面上，所述第一沟槽内壁生长有绝缘氧化层，在生长有绝缘 氧化层的第一沟槽内的两侧分别设置第一侧壁保护与第二侧壁保护，所述第一侧壁保护与 第二侧壁保护利用绝缘介质层相隔离；所述绝缘介质层包括第一绝缘介质层与第二绝缘介 质层；所述第一绝缘介质层位于第二绝缘介质层层的下方；所述第一侧壁保护邻近所述有源区，第二侧壁保护远离所述有源区；所述终端保 护区上覆盖有第二绝缘介质层；所述MOS器件电压反向偏置时，第一侧壁保护为零电位，终 端保护区对应于第二侧壁保护的上方设置第二金属层，第二金属层覆盖在第二绝缘介质层 上，所述第二金属层将第二侧壁保护与第一导电类型层衬底连接成等电位；所述第一导电类型层包括位于半导体基板底部的第一导电类型衬底及位于第一 导电类型衬底上面的第一导电类型外延层，以及位于第一导电类型外延层上部的第一导电 类型注入层；所述第二导电类型层位于第一导电类型外延层的上部。在所述MOS器件的截面上，所述第一侧壁保护上设置第一引线孔；所述第一引线 孔从绝缘介质层表面伸入第一侧壁保护内；所述第一引线孔内填充有第一金属层，所述第 一金属层覆盖在第二绝缘介质层上方；所述第一金属层与源极金属或栅极金属相连，使第 一侧壁保护在MOS器件电压反向偏置时为零电位；所述第一侧壁保护包括导电多晶硅；所 述源极金属覆盖在有源区上，栅极金属位于源极金属的外圈，覆盖在栅极引出端上。在所述MOS器件的截面上，所述第二侧壁保护上设置第二引线孔；所述第二引线 孔从绝缘介质层表面伸入第二侧壁保护内；所述第一沟槽对应于设置第二侧壁保护外壁的 外侧设有第三引线孔，所述第三引线孔从第二绝缘介质层表面伸入第一导电类型注入层下 方的第二导电类型层；所述第二引线孔与第三引线孔内均填充有第二金属层，所述第二金属 层将第二侧壁保护与第一导电类型衬底连接成等电位；所述第二侧壁保护包括导电多晶硅。在所述MOS器件的截面上，所述有源区与终端保护区间设置有栅极引出端；所述 栅极引出端采用沟槽结构，所述栅极引出端沟槽位于第二导电类型层，深度伸入第二导电 类型层下方的第一导电类型外延层；所述栅极引出端沟槽内壁生长有绝缘氧化层，在生长 有绝缘氧化层的栅极引出端沟槽内淀积导电多晶硅；所述栅极引出端沟槽的槽口由第二绝 缘介质层覆盖，栅极引出端沟槽上部设置第七引线孔，所述第七引线孔内填充有栅极金属，所述栅极金属覆盖在第二绝缘介质层上，并与导电多晶硅电性连接；形成MOS器件的栅极端。所述第一沟槽对应于设置第二侧壁保护的外侧设有第二沟槽，所述第二沟槽远离 有源区；所述第二沟槽位于第二导电类型层，深度伸入第二导电类型层下方的第一导电类 型外延层；所述第二沟槽内壁生长有绝缘氧化层，在所述生长有绝缘氧化层的第二沟槽内 淀积导电多晶硅，所述第二沟槽内导电多晶硅与第二侧壁保护电性连接；所述第二沟槽的 槽口由第二绝缘介质层覆盖；所述第二沟槽上部设置第四引线孔；所述第二沟槽的外侧设 置第五引线孔，所述第五引线孔由第二绝缘介质层表面延伸进入第二导电类型层内；所述 第五引线孔与第四引线孔内均填充第二金属层，所述第二金属层覆盖在第二绝缘介质层 上，第二金属层将第二侧壁保护与第一导电类型衬底连接成等电位。所述第一沟槽对应于设置第一侧壁保护的外侧设置第三沟槽，所述第三沟槽邻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沟槽型功率ＭＯＳ器件，在所述ＭＯＳ器件的俯视平面上，包括位于半导体基板上的有源区和终端保护区，所述有源区位于半导体基板的中心区，终端保护区位于有源区的外围；所述终端保护区包括分压环和截止环；所述有源区采用沟槽结构，有源区通过元胞沟槽内的导电多晶硅并联成整体；其特征是：在所述ＭＯＳ器件的截面上，所述终端保护区内采用沟槽结构，终端保护区内设置第一沟槽，所述第一沟槽形成终端保护区的分压环和截止环；所述第一沟槽位于第二导电类型层，深度伸入第二导电类型下方的第一导电类型外延层；在所述ＭＯＳ器件的截面上，所述第一导电类型注入层与第二导电类型层均贯穿于整个终端保护区；第一导电类型注入层位于第二导电类型层及第一沟槽槽底的上方，且被第一沟槽所述分割；在所述ＭＯＳ器件的截面上，所述第一沟槽内壁生长有绝缘氧化层，在生长有绝缘氧化层的第一沟槽内的两侧分别设置第一侧壁保护与第二侧壁保护，所述第一侧壁保护与第二侧壁保护利用绝缘介质层相隔离；所述绝缘介质层包括第一绝缘介质层与第二绝缘介质层；所述第一绝缘介质层位于第二绝缘介质层层的下方；所述第一侧壁保护邻近所述有源区，第二侧壁保护远离所述有源区；所述终端保护区上覆盖有第二绝缘介质层；所述ＭＯＳ器件电压反向偏置时，第一侧壁保护为零电位，终端保护区对应于第二侧壁保护的上方设置第二金属层，第二金属层覆盖在第二绝缘介质层上，所述第二金属层将第二侧壁保护与第一导电类型层衬底连接成等电位；所述第一导电类型层包括位于半导体基板底部的第一导电类型衬底及位于第一导电类型衬底上面的第一导电类型外延层，以及位于第一导电类型外延层上部的第一导电类型注入层；所述第二导电类型层位于第一导电类型外延层的上部。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱袁正，叶鹏，丁磊，冷德武，
申请(专利权)人：无锡新洁能功率半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]