一种新型沟槽结构的功率MOSFET器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种新型沟槽结构的功率MOSFET器件及其制造方法，其元件区的元胞采用沟槽结构，元胞沟槽内设有绝缘氧化层，元胞沟槽内的第二绝缘栅氧化层的厚度大于第一绝缘栅氧化层的厚度；元胞沟槽内淀积有导电多晶硅，第一导电多晶硅在元胞沟槽内延伸的距离大于第二导电多晶硅延伸的距离；元胞沟槽的槽口由绝缘介质层覆盖，源极接触孔内填充有第二接触孔填充金属，第二接触孔填充金属与第一导电类型注入区及第二导电类型层欧姆接触；元胞沟槽上方设有源极金属，源极金属与第二接触孔填充金属电性连接；第一导电多晶硅与源极金属等电位连接。本发明专利技术导通电阻低，栅漏电荷Qgd小，开关速度快、开关损耗低，工艺简单及成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件及其制造方法，尤其是一种新型沟槽结构的功率 MOSFET器件及其制造方法，属于半导体器件的

技术介绍
超结(Super Junction)理论和超结结构已经广泛应用于多种功率MOSFET器件当中，尤其是在500V至900V的平面型功率MOSFET器件系列里，已经成为该电压系列产品中的主流，这主要是因为具有超结结构的功率MOSFET对比普通的功率M0SFET，其特征导通电阻(导通电阻与芯片有源区面积的乘积)大大降低，开关速度大幅提升，从而降低了使用该产品的整机系统的功耗，显著提升了能效。影响现有超结结构功率MOSFET器件耐压能力和稳定性的最重要的条件是构成超结结构的P-N柱的电荷平衡，具体来讲，只有当P柱和N柱中的净电荷相等时，P-N柱才能最充分的耗尽和耐压。而影响P-N柱电荷平衡的直接因素包括P柱与N柱的杂质浓度、形貌。对于电压较低的功率MOSFET器件，为了提高器件的元胞集成度，降低导通电阻，通常采用沟槽形状的元胞结构，如60V至250V的沟槽型功率MOSFET (Trench MOSFET),由于器件的漏源击穿电压(BVdss)不高，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种新型沟槽结构的功率ＭＯＳＦＥＴ器件，在所述ＭＯＳＦＥＴ器件的俯视平面上，包括位于半导体基板的元件区和终端保护区，所述终端保护区位于元件区的外圈，且终端保护区环绕包围元件区；元件区内包括若干规则排布且相互平行并联设置的元胞；在所述ＭＯＳＦＥＴ器件的截面上，半导体基板具有相对应的第一主面与第二主面，所述第一主面与第二主面间包括第一导电类型衬底及邻接所述第一导电类型衬底的第一导电类型外延层，第一导电类型外延层内的上部设有第二导电类型层；其特征在于：在所述ＭＯＳＦＥＴ器件的截面上，元件区的元胞采用沟槽结构，所述元胞沟槽位于第二导电类型层，并由半导体基板的第一主面向下延伸，深度伸入所述第二导电类...

【技术特征摘要】
1.一种新型沟槽结构的功率MOSFET器件，在所述MOSFET器件的俯视平面上，包括位于半导体基板的元件区和终端保护区，所述终端保护区位于元件区的外圈，且终端保护区环绕包围元件区；元件区内包括若干规则排布且相互平行并联设置的元胞；在所述MOSFET器件的截面上，半导体基板具有相对应的第一主面与第二主面，所述第一主面与第二主面间包括第一导电类型衬底及邻接所述第一导电类型衬底的第一导电类型外延层，第一导电类型外延层内的上部设有第二导电类型层；其特征在于在所述MOSFET器件的截面上，元件区的元胞采用沟槽结构，所述元胞沟槽位于第二导电类型层，并由半导体基板的第一主面向下延伸，深度伸入所述第二导电类型层下方的第一导电类型外延层内；所述元胞沟槽内壁表面生长有绝缘氧化层，所述绝缘氧化层包括第一绝缘栅氧化层及第二绝缘栅氧化层，所述第一绝缘栅氧化层生长于元胞沟槽侧壁的上部，第二绝缘栅氧化层生长于元胞沟槽的下部并覆盖元胞沟槽侧壁的下部及底部，第二绝缘栅氧化层的厚度大于第一绝缘栅氧化层的厚度，且第一绝缘栅氧化层与第二绝缘栅氧化层上下连接；在所述MOSFET器件的截面上，元胞沟槽内淀积有导电多晶硅，所述导电多晶硅包括第一导电多晶硅和第二导电多晶硅，所述第一导电多晶硅与第二导电多晶硅均由元胞沟槽的上部向下延伸至第二导电类型层的下方，且第一导电多晶硅在元胞沟槽内延伸的距离大于第二导电多晶硅延伸的距离；第一导电多晶硅位于元胞沟槽的中心区，第二导电多晶硅位于第一导电多晶硅的两侧，第一导电多晶硅与第二导电多晶硅间通过第三绝缘栅氧化层隔离，所述第三绝缘栅氧化层与第二绝缘栅氧化层上下连接；第二导电多晶硅与元胞沟槽内壁间通过第一绝缘栅氧化层隔离；在所述MOSFET器件的截面上，相邻元胞沟槽间相对应的外壁上方均带有第一导电类型注入区；元胞沟槽的槽口由绝缘介质层覆盖，元胞沟槽的两侧设有源极接触孔，所述源极接触孔内填充有第二接触孔填充金属，所述第二接触孔填充金属与第一导电类型注入区及第二导电类型层欧姆接触；元胞沟槽上方设有源极金属，所述源极金属覆盖于绝缘介质层及第二接触孔填充金属上，源极金属与第二接触孔填充金属电性连接；第一导电多晶硅与源极金属等电位连接。2.根据权利要求1所述的新型沟槽结构的功率MOSFET器件，其特征是在所述MOSFET 器件的截面上，元胞沟槽的上方设有第一接触孔，所述第一接触孔由绝缘介质层表面向下延伸至第一导电多晶硅上；第一接触孔内设有第一接触孔填充金属；第一导电多晶硅通过第一接触孔填充金属与源极金属等电位连接。3.根据权利要求1所述的新型沟槽结构的功率MOSFET器件，其特征是所述半导体基板的第二主面上设有漏极金属。4.根据权利要求1或2所述的新型沟槽结构的功率MOSFET器件，其特征是所述第一导电多晶硅与源极金属连接成零电位。5.一种新型沟槽结构的功率MOSFET器件制造方法，其特征是，所述功率MOSFET的制造方法包括如下步骤(a)、提供具有两个相对主面的半导体基板，所述半导体基板包括第一导电类型衬底及位于所述第一导电类型衬底上方的第一导电类型外延层，第一导电类型外延层的表面形成半导体基板的第一主面，第一导电类型衬底的表面形成半导体基板的第二主面；(b)、在上述半导体基板的第一主面上，淀积硬掩膜层；(C)、选择性地掩蔽和刻蚀硬掩膜层，形成沟槽刻蚀的硬掩膜窗口 ；(d)、利用上述硬掩膜窗口，在第一主面上通过各向异性干法刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱袁正，叶鹏，丁磊，
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