一种沟槽金属氧化物半导体场效应管制造技术

本发明专利技术公开了一种改进的沟槽金属氧化物半导体场效应管的结构，本发明专利技术有效地避免了现有技术中存在的经过光刻曝光之后，沟槽不能被充分打开的技术困难，提高了沟槽金属氧化物半导体场效应管的成品率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体功率器件的器件构造。特别涉及一种沟槽金属氧化物半导体场效应管(trench M0SFET)的器件构造。
技术介绍
图IA所示为美国专利号7，005, 347中所揭示的沟槽金属氧化物半导体场效应管的俯视图，该俯视图包括多个位于有源区的第一沟槽101 ；位于所述有源区边缘的第二沟槽102 ；多个用作栅指(gate finger)结构的第三沟槽103 ；以及多个用于栅极连接(gate contact)的第四沟槽104。在上述结构中，第一沟槽101、第二沟槽102和第三沟槽103具有相同的宽度，且都小于第四沟槽104的宽度。图IB所示为另一个现有技术所揭示的沟槽金属氧化物半导体场效应管的俯视图，该俯视图进一步包括一个包含金属场板(metal field plate)的终端区。与图IA相同， 图IB中位于有源区的第一沟槽201、位于有源区边缘的第二沟槽202以及用作栅指结构的第三沟槽203具有相同的宽度，且都小于用于栅极连接的第四沟槽204的宽度。从图IC所示的图IB中沿A1-B1-C1-D1-E1的剖视图可以更清楚看出这些沟槽之间的宽度关系(第三沟槽203未示出)。然而，经过光刻曝光(photolithographic exposure)之后，图IA和图IB中所示的沟槽金属氧化物半导体场效应管会出现导致低成品率的危险情况，即当图IB中的第三沟槽203(或图IA中的第三沟槽10 与第一沟槽201(或图IA中的第一沟槽101)的宽度相同时，图IB中的第三沟槽203(或图IA中的第三沟槽10 可能不会完全被打开或根本没有被打开，如图ID所示。这是由一种光学衍射效应引发的邻接特征使得沟槽宽度的变化与沟槽密度有关，这种现象即沟槽密度越低，沟槽的宽度越小。因此，在图IB中，由于第三沟槽203(或图IA中的第三沟槽10 靠近有源区的边缘，其沟槽密度小于有源区中第一沟槽 201 (或图IA中的第一沟槽101)的沟槽密度，因此，在经过光刻曝光之后，第三沟槽203 (或图IA中的第三沟槽103)的宽度会因为太小而无法被打开。图2A所示为另一个现有技术所揭示的沟槽金属氧化物半导体场效应管的俯视图，该俯视图进一步包括一个包含多个悬浮的沟槽环(trenchedfloating rings)的终端区，该沟槽环由多个第五沟槽305构成。根据现有技术所揭示，第五沟槽305的与第一沟槽 301、第二沟槽302和第三沟槽303的宽度相同，且小于第四沟槽304的宽度。从图2B所示的图2A中沿A2-B2-C2-D2-E2的剖视图可以更清楚看出这些沟槽之间的宽度关系(第三沟槽 303未示出)。如图2C所示，经过光刻曝光之后，由于上述的光学衍射效应，图2A中位于终端区的第五沟槽305以及用作栅指结构的第三沟槽303可能全部被损坏或无法被打开，这意味着由于位于沟槽密度较低的终端区，第五沟槽305依然具有宽度过小的技术困难。因此，在半导体功率器件领域中，尤其是在沟槽金属氧化物半导体场效应管的设计和制造领域中，需要提出一种新颖的器件沟槽以解决上述的困难和设计局限。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中存在的缺点，提供了一种改进的半导体功率器件，从而有效地改善了器件中沟槽难以被打开的问题，有效地提高了器件的成品率。根据本专利技术的实施例，提供了一种沟槽金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)，包括(a)多个第一沟槽，位于有源区；(b) 一个第二沟槽，位于所述有源区的边缘，所述第二沟槽的宽度大于或等于所述第一沟槽的宽度；(c)多个用作栅指结构的第三沟槽，与所述第二沟槽相连，所述第三沟槽的宽度大于所述第一沟槽的宽度；和(d)多个用于栅极连接的第四沟槽，与所述第三沟槽相连，所述第四沟槽的宽度大于所述第一沟槽的宽度。在一些优选的实施例中，所述第四沟槽的宽度大于或等于所述第三沟槽的宽度。在一些优选的实施例中，所述第一沟槽、所述第二沟槽、所述第三沟槽和所述第四沟槽的内表面都衬有栅极氧化物层，并且在该栅极氧化物层上都填充以掺杂的多晶硅层。在一些优选的实施例中，所述沟槽金属氧化物半导体场效应管还包括一个终端区。更优选地，所述终端区包括金属场板；或者包括金属场板以及悬浮的保护环(trenched guard ring)；或者包括多个悬浮的沟槽环，该悬浮的沟槽环进一步包括多个第五沟槽，并且所述第五沟槽的宽度大于所述第一沟槽的宽度。在一些优选的实施例中，所述沟槽金属氧化物半导体场效应管具有带状的单元结构(stripe cell)，在另一些优选的实施例中，所述沟槽金属氧化物半导体场效应管具有封闭的单元结构(closed cell)。本专利技术的优点是，针对由于沟槽密度低使得沟槽宽度小，导致沟槽无法被打开的技术困难，增大了沟槽密度较低区域的沟槽宽度，本专利技术克服了上述困难，提高了器件的成品率。附图说明本专利技术的这些和其它实施方式的优点将通过下面结合附图的详细说明如后，其中图IA为现有技术揭示的一种沟槽金属氧化物半导体场效应管的俯视图。图IB为现有技术揭示的另一种沟槽金属氧化物半导体场效应管的俯视图。图IC为图IB所示俯视图沿A1-B1-C1-D1-E1截面的剖视图。图ID为图IA和图IB所示沟槽金属氧化物半导体场效应管经过光刻曝光之后沟槽损坏情况的示意图。图2A为现有技术揭示的另一种沟槽金属氧化物半导体场效应管的俯视图。图2B为图2A所示俯视图沿A2-B2-C2-D2-E2截面的剖视图。图2C为图2A所示沟槽金属氧化物半导体场效应管经过光刻曝光之后沟槽损坏情况的示意图。图3A为根据本专利技术的一个具体实施例的沟槽金属氧化物半导体场效应管的俯视图。图;3B为图3A所示俯视图沿A3-B3-F3截面的剖视图。图3C为图3A所示俯视图沿A3-B3-C3-D3-E3截面的一种剖视图。图3D为图3A所示俯视图沿A3-B3-C3-D3-E3截面的另一种剖视图。图3E为图3A所示沟槽金属氧化物半导体场效应管经过光刻曝光之后无沟槽损坏情况的示意图。图4A为根据本专利技术的另一个具体实施例的沟槽金属氧化物半导体场效应管的剖视图。图4B为图4A所示俯视图沿A4-B4-C4-D4-E4截面的剖视图。图4C为图4A所示沟槽金属氧化物半导体场效应管经过光刻曝光之后无沟槽损坏情况的示意图。图5A为根据本专利技术的另一个具体实施例的沟槽金属氧化物半导体场效应管的剖视图。图5B为图5A所示沟槽金属氧化物半导体场效应管经过光刻曝光之后无沟槽损坏情况的示意图。图6A为根据本专利技术的另一个具体实施例的沟槽金属氧化物半导体场效应管的剖视图。图6B为图6A所示沟槽金属氧化物半导体场效应管经过光刻曝光之后无沟槽损坏情况的示意图。具体实施例方式图3A揭示了根据本专利技术的一个优选的实施例的具有封闭单元结构的沟槽金属氧化物半导体场效应管的俯视图，该沟槽金属氧化物半导体场效应管包括位于有源区的多个第一沟槽401 ；位于所述有源区边缘的第二沟槽402 ；多个第三沟槽403，用作栅指结构， 且与所述第二沟槽402相连；和多个第四沟槽404，用于栅极连接，与所述第三沟槽403相连，且所述第四沟槽404的宽度大于其它的沟槽。根据这个优选的实施例，为了避免现有技术中的光学衍射效应造成的危害，所述第三沟槽403和所述第四沟槽404的宽度都大于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种沟槽金属氧化物半导体场效应管，包括：多个第一沟槽，位于有源区；一个第二沟槽，位于所述有源区的边缘，所述第二沟槽的宽度大于或等于所述第一沟槽的宽度；多个用作栅指结构的第三沟槽，与所述第二沟槽相连，所述第三沟槽的宽度大于所述第一沟槽的宽度；和多个用于栅极连接的第四沟槽，与所述第三沟槽相连，所述第四沟槽的宽度大于所述第一沟槽的宽度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢福渊，
申请(专利权)人：力士科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71