緩變開關(guān)特性的溝槽柵超結(jié)mosfet器件的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種緩變開關(guān)特性的溝槽柵超結(jié)MOSFET器件，包括至少一組橫向并列連接的雙元胞結(jié)構(gòu)；雙元胞結(jié)構(gòu)中，單個元胞包括：N+型襯底背面淀積漏極金屬形成MOSFET器件的漏極，N+型襯底上生長有N?型外延層；在元胞的N?型外延層兩側(cè)自頂部向下形成有P型柱深槽結(jié)構(gòu)；在元胞的N?型外延層頂部中間形成有溝槽柵；在溝槽柵的側(cè)壁和底部形成有柵氧層；在元胞的N?型外延層頂部溝槽柵側(cè)壁柵氧層與P型柱深槽結(jié)構(gòu)之間形成有P型體區(qū)；雙元胞結(jié)構(gòu)中單個元胞內(nèi)溝槽柵左右兩側(cè)的P型體區(qū)深度不同；P型體區(qū)頂部形成有N+型源區(qū)；源極金屬淀積在N?型外延層頂部；源極金屬與溝槽柵之間有介質(zhì)層隔離。本實用新型可形成柵漏電容緩變的溝槽柵。
【專利說明】
緩變開關(guān)特性的溝槽柵超結(jié)MOSFET器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種半導(dǎo)體器件，尤其是一種功率MOS管器件。
【背景技術(shù)】
[0002]超結(jié)MOSFET功率器件基于電荷平衡技術(shù)，可以降低寄生電容，使得超結(jié)功率器件具有極快的開關(guān)特性，可以降低開關(guān)損耗，實現(xiàn)更高的功率轉(zhuǎn)換效率。超結(jié)MOSFET功率器件在開啟和關(guān)斷過程中，米勒電容(Crss)及其所對應(yīng)的柵漏電容(Cgd)對超結(jié)功率器件的開關(guān)速度起主導(dǎo)作用，若能降低Cgd，就可提高超結(jié)功率器件的開關(guān)速度、降低開關(guān)損耗；同時，超結(jié)MOSFET功率器件在開啟和關(guān)斷時，柵漏電容(Cgd)會發(fā)生突變，這使得超結(jié)MOSFET功率器件的電磁干擾嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種緩變開關(guān)特性的溝槽柵超結(jié)MOSFET器件，采用具有兩種或兩種以上不相等深度的體區(qū)結(jié)構(gòu)，能夠把超結(jié)功率器件在開啟或關(guān)斷時的柵漏電容突變分?jǐn)偟蕉鄠€電壓節(jié)點(diǎn)，從而降低由柵漏電容突變引起的電磁干擾。本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0004]—種緩變開關(guān)特性的溝槽柵超結(jié)MOSFET器件，包括至少一組橫向并列連接的雙元胞結(jié)構(gòu)；
[0005]雙元胞結(jié)構(gòu)中，單個元胞包括:
[0006]N+型襯底，N+型襯底背面淀積漏極金屬形成MOSFET器件的漏極，N+型襯底上生長有N-型外延層；
[0007]在元胞的N-型外延層兩側(cè)自頂部向下形成有P型柱深槽結(jié)構(gòu)；
[0008]在元胞的N-型外延層頂部中間形成有溝槽柵，溝槽柵作為MOSFET器件的柵極；
[0009]在溝槽柵的側(cè)壁和底部形成有起到隔離作用的柵氧層；
[0010]在元胞的N-型外延層頂部溝槽柵側(cè)壁柵氧層與P型柱深槽結(jié)構(gòu)之間形成有P型體區(qū);雙元胞結(jié)構(gòu)中單個元胞內(nèi)溝槽柵左右兩側(cè)的P型體區(qū)深度不同；
[0011]P型體區(qū)頂部形成有N+型源區(qū)；P型體區(qū)和P型柱深槽結(jié)構(gòu)頂部形成有用于接觸的P+型接觸區(qū)；
[0012]源極金屬淀積在N-型外延層頂部，與P型柱深槽結(jié)構(gòu)、P型體區(qū)和N+型源區(qū)連接，形成MOSFET器件的源極;源極金屬與溝槽柵之間有介質(zhì)層隔離。
[0013]進(jìn)一步地，雙元胞結(jié)構(gòu)中，溝槽柵兩側(cè)的P型體區(qū)在左右兩個元胞中深度左右鏡像對稱。
[0014]本實用新型的優(yōu)點(diǎn):本實用新型采用具有兩種或兩種以上不相等深度的體區(qū)結(jié)構(gòu)，能夠把超結(jié)功率器件在開啟或關(guān)斷時的柵漏電容突變分?jǐn)偟蕉鄠€電壓節(jié)點(diǎn)，從而降低由柵漏電容突變引起的電磁干擾。不同深度的體區(qū)對應(yīng)不同的柵漏電容。在相同的結(jié)構(gòu)下，體區(qū)深度深的，對應(yīng)的柵漏電容就小，反之則對應(yīng)的柵漏電容大。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合具體附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0017]本實用新型提出的緩變開關(guān)特性的溝槽柵超結(jié)MOSFET器件，如圖1所示，包括至少一組橫向并列連接的雙元胞結(jié)構(gòu);整個MOSFET器件中，通常存在數(shù)百上千甚至上萬的重復(fù)的雙元胞結(jié)構(gòu)；
[0018]雙元胞結(jié)構(gòu)中，單個元胞包括:
[0019]N+型襯底I，N+型襯底I背面可淀積漏極金屬形成MOSFET器件的漏極，N+型襯底I上生長有N-型外延層2;
[0020]在元胞的N-型外延層2兩側(cè)自頂部向下形成有P型柱深槽結(jié)構(gòu)3(P-pillartrench); P型柱深槽結(jié)構(gòu)3通常采用下述方法形成:可以先在元胞的N-型外延層2兩側(cè)自頂部向下進(jìn)行刻蝕形成深槽結(jié)構(gòu)，然后在深槽結(jié)構(gòu)中外延生長P型雜質(zhì)層，進(jìn)行深槽結(jié)構(gòu)的填充工藝，形成P型柱深槽結(jié)構(gòu)3 ；該P(yáng)型柱深槽結(jié)構(gòu)3用于超結(jié)MOSFET的橫向耐壓；
[0021]在元胞的N-型外延層2頂部中間形成有溝槽柵5，溝槽柵5作為MOSFET器件的柵極；制作溝槽柵5時，先在元胞的N-型外延層2頂部中間進(jìn)行柵極溝槽的刻蝕，然后在柵極溝槽內(nèi)形成隔離作用的柵氧層4，然后在柵極溝槽內(nèi)進(jìn)行多晶硅的淀積和刻蝕，形成溝槽柵5的結(jié)構(gòu)；因此，溝槽柵5的側(cè)壁和底部形成有柵氧層4;
[0022]在元胞的N-型外延層2頂部溝槽柵5側(cè)壁柵氧層與P型柱深槽結(jié)構(gòu)3之間形成有P型體區(qū)6;P型體區(qū)6分布在溝槽柵5兩側(cè);雙元胞結(jié)構(gòu)中單個元胞內(nèi)溝槽柵5左右兩側(cè)的P型體區(qū)6深度不同；實際制作中，通常溝槽柵5兩側(cè)的P型體區(qū)6在左右兩個元胞中深度左右鏡像對稱，即圖1中，左右兩個元胞中，相鄰近的兩個P型體區(qū)6深度一致，相背離的兩個P型體區(qū)6
深度一致；
[0023]P型體區(qū)6頂部形成有N+型源區(qū)7 ;P型體區(qū)6和P型柱深槽結(jié)構(gòu)3頂部形成有用于接觸的P+型接觸區(qū)；
[0024]源極金屬8淀積在N-型外延層2頂部，與P型柱深槽結(jié)構(gòu)3、P型體區(qū)6和N+型源區(qū)7連接，形成MOSFET器件的源極;源極金屬8與溝槽柵5之間有介質(zhì)層9隔離。
[0025]需要簡單說明的是:雙元胞結(jié)構(gòu)中，左右兩個元胞對應(yīng)電氣部位是電連接的，比如左側(cè)元胞的溝槽柵和右側(cè)元胞的溝槽柵電連接(在整體的版圖中實現(xiàn)電連接)，這些連接關(guān)系是本領(lǐng)域的公知技術(shù)，本實施例中不做展開描述。
【主權(quán)項】
1.一種緩變開關(guān)特性的溝槽柵超結(jié)MOSFET器件，其特征在于，包括至少一組橫向并列連接的雙元胞結(jié)構(gòu)； 雙元胞結(jié)構(gòu)中，單個元胞包括: N+型襯底(I)，N+型襯底(I)背面淀積漏極金屬形成MOSFET器件的漏極，N+型襯底(I)上生長有N-型外延層(2); 在元胞的N-型外延層(2)兩側(cè)自頂部向下形成有P型柱深槽結(jié)構(gòu)(3); 在元胞的N-型外延層(2)頂部中間形成有溝槽柵(5)，溝槽柵(5)作為MOSFET器件的柵極； 在溝槽柵(5)的側(cè)壁和底部形成有起到隔離作用的柵氧層(4); 在元胞的N-型外延層(2)頂部溝槽柵(5)側(cè)壁柵氧層與P型柱深槽結(jié)構(gòu)(3)之間形成有P型體區(qū)(6);雙元胞結(jié)構(gòu)中單個元胞內(nèi)溝槽柵(5)左右兩側(cè)的P型體區(qū)(6)深度不同； P型體區(qū)(6)頂部形成有N+型源區(qū)(7) ;P型體區(qū)(6)和P型柱深槽結(jié)構(gòu)(3)頂部形成有用于接觸的P+型接觸區(qū)； 源極金屬(8)淀積在N-型外延層(2)頂部，與P型柱深槽結(jié)構(gòu)(3)、P型體區(qū)(6)和N+型源區(qū)(7)連接，形成MOSFET器件的源極;源極金屬(8)與溝槽柵(5)之間有介質(zhì)層(9)隔離。2.如權(quán)利要求1所述的緩變開關(guān)特性的溝槽柵超結(jié)MOSFET器件，其特征在于: 雙元胞結(jié)構(gòu)中，溝槽柵(5)兩側(cè)的P型體區(qū)(6)在左右兩個元胞中深度左右鏡像對稱。
【文檔編號】H01L29/78GK205488140SQ201620257794
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】白玉明, 章秀芝, 張海濤
【申請人】無錫同方微電子有限公司