MOSFET器件，器件在導(dǎo)通工作時(shí)，體電極上的電位與源電極、漏電極兩者中具有更高電位的一個電極的電位相等，柵電極上施加一個負(fù)電壓，使得柵電極對體極具有一個低電位，并且所述低電位能夠確保位于體極金屬區(qū)5內(nèi)的溝道完全導(dǎo)通，此時(shí)，空穴會通過溝道從源電極與漏電極兩者中具有高電位的一端流向另一端，具體來講，當(dāng)體電極與源電極具有高電位，漏電極具有低電位時(shí)，空穴由源電極通過溝道流向漏電極，當(dāng)體電極與漏電極具有高電位，源電極具有低電位時(shí)，空穴由漏電極通過溝道流向源電極。
[0101]器件在截止耐壓工作時(shí)，具體來講，當(dāng)體電極與源電極具有高電位，漏電極具有低電位時(shí)，漏電極與體電極形成的PN結(jié)反向偏置，從而產(chǎn)生耗盡層來支持器件耐壓，當(dāng)體電極與漏電極具有高電位，源電極具有低電位時(shí)，源電極與體電極形成的PN結(jié)反向偏置，從而產(chǎn)生耗盡層來支持器件耐壓。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種能實(shí)現(xiàn)電流雙向流通的功率MOSFET器件，在所述MOSFET器件的俯視平面上，包括位于半導(dǎo)體基板上的元件區(qū)以及終端保護(hù)區(qū)，所述終端保護(hù)區(qū)位于元件區(qū)的外圈，且終端保護(hù)區(qū)環(huán)繞包圍元件區(qū)；在所述MOSFET器件的截面，所述半導(dǎo)體基板包括位于上部的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)以及位于下部的第一導(dǎo)電類型襯底層，所述第一導(dǎo)電類型襯底層鄰接第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)；第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)的上表面形成半導(dǎo)體基板的第一主面，第一導(dǎo)電類型襯底層的下表面形成半導(dǎo)體基板的第二主面；其特征是: 在所述MOSFET器件的俯視平面上，元件區(qū)包括相互絕緣隔離的柵極金屬區(qū)、源極金屬區(qū)以及體極金屬區(qū)，在所述源極金屬區(qū)內(nèi)包括用于形成源極的源極金屬以及位于所述源極金屬下方的多個呈平行分布的元胞； 在所述MOSFET器件的截面上，元胞包括位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)上方的第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)、位于所述第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)內(nèi)上方的第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)以及MOS柵結(jié)構(gòu)；源極金屬與第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)電連接，且第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)將源極金屬與第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)隔離； 在所述MOSFET器件的截面上，體極金屬區(qū)包括位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)上方的第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)以及位于所述第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)上方的體極金屬，第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)與第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)等電位，且第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)與體極金屬電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能實(shí)現(xiàn)電流雙向流通的功率MOSFET器件，其特征是:在所述半導(dǎo)體基板的第二主面設(shè)置漏極金屬，所述漏極金屬與第一導(dǎo)電類型襯底層歐姆接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能實(shí)現(xiàn)電流雙向流通的功率MOSFET器件，其特征是:源極金屬區(qū)內(nèi)的元胞呈條形，所述MOS柵結(jié)構(gòu)為溝槽型柵結(jié)構(gòu)或平面型柵結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能實(shí)現(xiàn)電流雙向流通的功率MOSFET器件，其特征是:所述MOS柵結(jié)構(gòu)為溝槽型柵結(jié)構(gòu)時(shí)，所述MOS柵結(jié)構(gòu)包括元胞溝槽，所述元胞溝槽由第一主面垂直向下延伸，且元胞溝槽的槽底位于第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)的下方；在元胞溝槽的內(nèi)壁覆蓋有溝槽絕緣柵氧化層，并在覆蓋有溝槽絕緣柵氧化層的元胞溝槽內(nèi)填充有溝槽導(dǎo)電多晶硅，在所述元胞溝槽的槽口覆蓋有溝槽絕緣介質(zhì)層，絕緣柵氧化層以及導(dǎo)電多晶硅通過溝槽絕緣介質(zhì)層與源極金屬相絕緣隔離。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能實(shí)現(xiàn)電流雙向流通的功率MOSFET器件，其特征是:所述MOS柵結(jié)構(gòu)為平面型柵結(jié)構(gòu)時(shí)，所述MOS柵結(jié)構(gòu)包括位于第一主面上的平面絕緣柵氧化層，在所述平面絕緣柵氧化層上覆蓋有平面導(dǎo)電多晶硅，所述平面絕緣柵氧化層以及平面導(dǎo)電多晶硅均包覆在平面絕緣介質(zhì)層內(nèi)，平面絕緣介質(zhì)層支撐在第一主面上；平面絕緣柵氧化層與第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)、第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)以及第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)相交疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能實(shí)現(xiàn)電流雙向流通的功率MOSFET器件，其特征是:所述第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)與第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)屬于同一制造層，源極金屬與體極金屬間相互不接觸。
7.一種能實(shí)現(xiàn)電流雙向流通的功率MOSFET器件的制造方法，其特征是，所述功率MOSFET器件的制造方法包括如下步驟: (a)、提供具有兩個相對主面的半導(dǎo)體基板，兩個相對主面包括第一主面與第二主面，在第一主面與第二主面間包括第一導(dǎo)電類型襯底層以及鄰接位于所述第一導(dǎo)電類型襯底層的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)，第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)的上表面形成第一主面，第一導(dǎo)電類型襯底層的下表面形成第二主面； (b)、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面上制作形成MOSFET器件的MOS柵結(jié)構(gòu)； (C)、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面上，自對準(zhǔn)注入第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)離子，并通過高溫推推結(jié)形成第二導(dǎo)電類型阱區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型阱區(qū)包括位于形成源極金屬區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)以及位于體極金屬區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)與第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)間等電位連接； (d)、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面上，進(jìn)行源區(qū)光刻，并注入第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)離子，以通過高溫推結(jié)形成分布于第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)內(nèi)上部的第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)； (e)、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面上，淀積絕緣介質(zhì)層； (f)、對上述絕緣介質(zhì)層進(jìn)行接觸孔光刻和刻蝕，以形成所需的源極接觸孔以及體極接觸孔； (g)、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面上方淀積金屬，進(jìn)行金屬光刻與刻蝕，形成所需的金屬層，所述金屬層包括源極金屬以及體極金屬，所述源極金屬填充在源極接觸孔內(nèi)，并與第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)電連接；體極金屬填充在體極接觸孔內(nèi)，且體極金屬與下方的第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)電連接，體極金屬與源極金屬相互絕緣隔離； (h)、在上述半導(dǎo)體基板的第二主面上淀積漏極金屬。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述能實(shí)現(xiàn)電流雙向流通的功率MOSFET器件的制造方法，其特征是，所述步驟(b)中，制作的MOSFET器件的MOS柵結(jié)構(gòu)為溝槽型柵結(jié)構(gòu)時(shí)，包括如下步驟: (b-Ι)、在半導(dǎo)體基板的第一主面上淀積硬掩膜層；(b-2)、選擇性地掩蔽和刻蝕上述硬掩膜層，以形成所需貫通硬掩膜層的硬掩膜窗口 ；(b-3)、利用上述硬掩膜窗口，在第一主面上進(jìn)行各向異性干法刻蝕，以在半導(dǎo)體基板內(nèi)形成所需的元胞溝槽，所述元胞溝槽在半導(dǎo)體基板內(nèi)的深度小于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)的厚度； (b-4)、去除上述第一主面上的硬掩膜層，以在上述半導(dǎo)體基板的第一主面以及元胞溝槽內(nèi)生長溝槽絕緣柵氧化層； (b-5)、在上述生長有溝槽絕緣柵氧化層的第一主面上淀積溝槽導(dǎo)電多晶硅，所述導(dǎo)電多晶硅覆蓋第一主面上的溝槽絕緣柵氧化層上，并填充在內(nèi)壁生長有溝槽絕緣柵氧化層的元胞溝槽內(nèi)； (b-6)、刻蝕去除上述第一主面上方的溝槽導(dǎo)電多晶硅以及溝槽絕緣柵氧化層，以得到元胞溝槽內(nèi)的溝槽絕緣柵氧化層以及溝槽導(dǎo)電多晶硅。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述能實(shí)現(xiàn)電流雙向流通的功率MOSFET器件的制造方法，其特征是，所述步驟(b)中，制作的MOSFET器件的MOS柵結(jié)構(gòu)為平面型柵結(jié)構(gòu)時(shí)，包括如下步驟: (b-Γ)、在半導(dǎo)體基板的第一主面上生長平面絕緣柵氧化層； (b-2’)、在上述生長有平面絕緣柵氧化層的第一主面上淀積平面導(dǎo)電多晶硅； (b-3’)、選擇性地刻蝕上述平面導(dǎo)電多晶硅以及平面絕緣柵氧化層，得到所需的MOS柵結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述能實(shí)現(xiàn)電流雙向流通的功率MOSFET器件的制造方法，其特征是，所述半導(dǎo)體基板的材料包括硅，MOS柵結(jié)構(gòu)呈條形。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種能實(shí)現(xiàn)電流雙向流通的功率MOSFET器件及其制造方法，其元件區(qū)包括柵極金屬區(qū)、源極金屬區(qū)以及體極金屬區(qū)，在源極金屬區(qū)內(nèi)包括源極金屬以及元胞；元胞包括位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)上方的第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)、位于所述第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)內(nèi)上方的第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)以及MOS柵結(jié)構(gòu)；源極金屬與第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)電連接，且第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)將源極金屬與第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)隔離；體極金屬區(qū)包括第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)以及體極金屬，第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)與第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)等電位，且第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)與體極金屬電連接。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)電流在源極與漏極之間的雙向流通，制造工藝簡單，成本低廉，宜于批量生產(chǎn)。
【IPC分類】H01L29-41, H01L21-336, H01L29-78
【公開號】CN104600119
【申請?zhí)枴緾N201510012655
【發(fā)明人】朱袁正, 葉鵬
【申請人】無錫新潔能股份有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月9日