一种槽栅型MOSFET器件制造技术

本申请公开了一种新型槽栅型MOSFET器件及其制造方法。所述体区与所述半导体衬底之间形成凹形界面，使得所述体区在源极金属接触下方的部分的厚度比所述体区的其他部分更小。所述凹形界面的最凹处E位于源极金属接触下方，使得反向电场聚集在最凹处。在体区中还可以形成位于源极金属接触下方的重掺杂区域以减小其电阻。在MOSFET的关断时产生反向电流从最凹处流经重掺杂区域到达源极金属接触，减小了等效寄生三极管B对MOSFET的关断的影响，并且产生了较小的压降。本发明专利技术的槽栅型MOSFE器件有效地控制了寄生三极管的失控，提高了槽栅型MOSFET的UIS性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种MOSFET器件，更具体地，涉及一种槽栅型MOSFET器件。
技术介绍
槽栅型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件由于其高效能、低成本等优点而广泛应用于电源管理领域。当槽栅型MOSFET器件被应用于具有感性负载的电路中时，其非钳位电感性开关(UIS)性能是影响槽栅型MOSFET器件效能的一个重要参数。如图1所示，当MOSFET M导通时，电感L通过MOSFET M放电。而当MOSFET M关断时，由于电感电流不能突变，则MOSFET M中的寄生二极管A被击穿，电感电流通过寄生二极管A放电。UIS就是指MOSFET输出端外接有一不能被其他电路钳制电位的感性器件时， 当MOSFET从导通向外输出能量转化到关断时，感性器件内部存贮的能量需要通过MOSFET 体内的二极管释放到接地端的过程。UIS能力的大小通常使用MOSFET能够承受的最大UIS 能量表征。图2示出现有技术中的多个连续N型槽栅型MOSFET器件。如图2所示，以其中一个单独的N型槽栅型MOSFET器件为例，所述槽栅型MOSFET器件包括作为漏极D的N型衬底N-sub以及生长于N型衬底N-sub之上的N型外延层N-印i。在N型外延层Nipi内包括栅介质层G0X，以及位于栅介质层内的多晶硅区域Poly，作为所述槽栅型MOSFET器件的栅极G。所述槽栅型MOSFET器件还包括和栅介质层GOX相邻的P型体区P-body、位于P型体区P-body上的N型重掺杂区作为所述MOSFET器件的源极，以及源极金属接触S。另外， 所述槽栅型MOSFET器件还包括一位于源极金属接触S下方的P型重掺杂区域，且所述P型重掺杂区域和所述源极金属接触S相接触。如图2所示，在N型槽栅型MOSFET器件内，等效寄生二极管A位于N型外延层 N-epi和P型体区P-body之间。另外，在该MOSFET器件中还存在等效寄生三极管B，其基极位于P型体区P-body，发射极位于N型重掺杂区，且其集电极位于N型外延层Nipi内。当在UIS工作条件下发生寄生二极管反向击穿时，对于图2所示现有技术中的N 型槽栅型MOSFET器件来说，反向电流由漏极D流向源极S，如图3所示。此时，将在P型体区P-body与N型重掺杂区之间产生一正向压降。由于P型体区为轻掺杂，其电阻较大，因而所述正向压降亦较大，大于等效寄生三极管B的基极发射极导通压降VBE。n，从而使寄生三极管B导通，对电流进行放大，导致失控发生。此时，栅极电压将不再能够关断MOSFET器件， 使得MOSFET器件永久性损坏。因此，如何提高槽栅型MOSFET器件的UIS性能已成为当今MOSFET器件研究的一个重大课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高了 UIS性能的新型槽栅型MOSFET器件。根据本专利技术的一方面，提供一种槽栅型MOSFET器件，包括第一导电类型的半导体衬底；在所述半导体衬底上形成的具有第一导电类型的外延层；在所述外延层内形成的栅介质层；在所述栅介质层内形成的栅极；在所述外延层内形成的体区，所述体区与所述栅介质层相邻，具有第二导电类型；在所述体区上部形成第一导电类型的源极；在所述源极中形成源极金属接触，所述源极金属接触伸入所述体区内；在所述体区内形成位于所述源极金属接触下方的至少一个第二导电类型重掺杂区域，其中，所述第一导电类型与所述第二导电类型相反；其特征在于，所述体区与所述半导体衬底之间形成凹形界面，使得所述体区在源极金属接触下方的部分的厚度比所述体区的其他部分更小。根据本专利技术的另一方面，提供一种制造槽栅型MOSFET器件的方法，包括提供第一导电类型的半导体衬底；在所述半导体衬底上形成第一导电类型的外延层；在所述外延层内形成栅介质层；在所述栅介质层内形成栅极；在所述半导体衬底内形成与栅介质层相邻的体区，所述体区具有第二导电类型；在所述体区的上部形成第一导电类型的源极；形成穿过所述源极并到达所述体区内一定深度的凹槽；在所述体区内形成位于凹槽下方的第二导电类型的重掺杂区域；以及在所述凹槽中填充金属而形成源极金属接触，其特征在于， 所述体区与所述半导体衬底之间形成凹形界面，使得所述体区在所述源极金属接触下方的部分的厚度比所述体区的其他部分更小。根据本专利技术提出的新型槽栅型MOSFET器件及其制造方法，在MOSFET的关断时产生反向电流从最凹处流经重掺杂区域到达源极金属接触，减小了等效寄生三极管B对 MOSFET的关断的影响，并且产生了较小的压降。本专利技术的槽栅型MOSFE器件有效地控制了寄生三极管的失控，提高中了槽栅型MOSFET的UIS性能。附图说明图1示出槽栅型MOSFET器件用于感性负载电路中的电路图。图2示出图1所示槽栅型MOSFET器件的一种现有技术中的内部结构图。图3示出图2所示现有技术中的槽栅型MOSFET器件在UIS工作条件下的反向电流流向示意图。图4示出依据本专利技术第一实施例的新型槽栅型MOSFET器件的内部结构图。图5示出依据本专利技术第二实施例的改进的新型槽栅型MOSFET器件的内部结构图。图6(a) 6(h)示出制造依据本专利技术第二实施例的改进的新型槽栅型MOSFET器件的一种方法。图7示出制造依据本专利技术第二实施例的改进的新型槽栅型MOSFET器件的另一种方法。图8示出制造依据本专利技术第二实施例的改进的新型槽栅型MOSFET器件的另一种方法。具体实施例方式以下将参照附图更详细地描述本专利技术。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。下面详细说明本专利技术实施例的新型槽栅型MOSFET器件。在接下来的说明中，一些具体的细节，例如实施例中的具体掺杂类型，都用于对本专利技术的实施例提供更好的理解。本
的技术人员可以理解，即使在缺少一些细节或者其他方法、材料等结合的情况下， 本专利技术的实施例也可以被实现。本专利技术提出了一种新型槽栅型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件。 所述槽栅型MOSFET器件的未钳位电感性开关(UIS)性能和现有技术中的槽栅型MOSFET器件相比有极大的提高。图4示出依据本专利技术第一实施例的新型槽栅型MOSFET器件的内部结构图。如图 4所示，和现有技术中的槽栅型MOSFET器件相比，本专利技术提出的新型槽栅型MOSFET器件的不同之处在于该P型体区P-body与N型外延层Nipi之间形成凹形界面，使得该P型体区 P-body在源极金属接触S下方的部分的厚度比P型体区P-body的其他部分更小。因而，P 型体区P-body的最凹处E位于源极金属接触S下方。如图4所示，当在UIS工作条件下发生寄生二极管A反向击穿时，所述凹形界面使得电场聚集在最凹处E，因此，最凹处E电场最高。从而，大部分反向电流被限制在最凹处E 上方的P型重掺杂区域内流过。由于P型重掺杂区的掺杂浓度大于P型体区其它区域的掺杂浓度，因此，其电阻比 P型体区的要小。因此，反向电流由最凹处E经P型重掺杂区流向源极金属接触S，其产生的压降较小，难以达到等效寄生三极管B的基极发射极导通压降VBE。n，从而避免了失控的发生。可见，依据本专利技术第一实施例的新型槽栅型MOSFET器件的UIS性能得到了提高。图5示出依据本专利技术第二实施例的改进的新型槽栅型MOSF本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种槽栅型ＭＯＳＦＥＴ器件，包括：第一导电类型的半导体衬底；在所述半导体衬底上形成的具有第一导电类型的外延层；在所述外延层内形成的栅介质层；在所述栅介质层内形成的栅极；在所述外延层内形成的体区，所述体区与所述栅介质层相邻，具有第二导电类型；在所述体区上部形成第一导电类型的源极；在所述源极中形成源极金属接触，所述源极金属接触伸入所述体区内；在所述体区内形成位于所述源极金属接触下方的至少一个第二导电类型重掺杂区域，其中，所述第一导电类型与所述第二导电类型相反；其特征在于，所述体区与所述半导体衬底之间形成凹形界面，使得所述体区在源极金属接触下方的部分的厚度比所述体区的其他部分更小。

【技术特征摘要】
1.一种槽栅型MOSFET器件，包括 第一导电类型的半导体衬底；在所述半导体衬底上形成的具有第一导电类型的外延层； 在所述外延层内形成的栅介质层； 在所述栅介质层内形成的栅极；在所述外延层内形成的体区，所述体区与所述栅介质层相邻，具有第二导电类型； 在所述体区上部形成第一导电类型的源极；在所述源极中形成源极金属接触，所述源极金属接触伸入所述体区内； 在所述体区内形成位于所述源极金属接触下方的至少一个第二导电类型重掺杂区域， 其中，所述第一导电类型与所述第二导电类型相反；其特征在于，所述体区与所述半导体衬底之间形成凹形界面，使得所述体区在源极金属接触下方的部分的厚度比所述体区的其他部分更小。2.如权利要求1所述的槽栅型MOSFET器件，其特征在于，所述至少一个第二导电类型重掺杂区域包括纵向排列的两个或更多个第二导电类型重掺杂区域。3.如权利要求1所述的槽栅型MOSFET器件，其特征在于，所述至少一个第二导电类型重掺杂区域中的最顶部的一个和所述源极金属接触相接触。4.一种制造槽栅型MOSFET器件的方法，包括 提供第一导电类型的半导体衬底；在所述半导体衬底上形成第一导电类型的外延层； 在所述外延层内形成栅介质层； 在所述栅介质层内形成栅极；在所述半导体衬底内形成与栅介质层相邻的体区...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，唐纳德·R·迪斯尼，李铁生，马荣耀，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：90