缓变开关特性的沟槽栅超结mosfet器件的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种缓变开关特性的沟槽栅超结MOSFET器件，包括至少一组横向并列连接的双元胞结构；双元胞结构中，单个元胞包括：N+型衬底背面淀积漏极金属形成MOSFET器件的漏极，N+型衬底上生长有N?型外延层；在元胞的N?型外延层两侧自顶部向下形成有P型柱深槽结构；在元胞的N?型外延层顶部中间形成有沟槽栅；在沟槽栅的侧壁和底部形成有栅氧层；在元胞的N?型外延层顶部沟槽栅侧壁栅氧层与P型柱深槽结构之间形成有P型体区；双元胞结构中单个元胞内沟槽栅左右两侧的P型体区深度不同；P型体区顶部形成有N+型源区；源极金属淀积在N?型外延层顶部；源极金属与沟槽栅之间有介质层隔离。本实用新型可形成栅漏电容缓变的沟槽栅。
【专利说明】
缓变开关特性的沟槽栅超结MOSFET器件
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种半导体器件，尤其是一种功率MOS管器件。
【背景技术】
[0002]超结MOSFET功率器件基于电荷平衡技术，可以降低寄生电容，使得超结功率器件具有极快的开关特性，可以降低开关损耗，实现更高的功率转换效率。超结MOSFET功率器件在开启和关断过程中，米勒电容(Crss)及其所对应的栅漏电容(Cgd)对超结功率器件的开关速度起主导作用，若能降低Cgd，就可提高超结功率器件的开关速度、降低开关损耗；同时，超结MOSFET功率器件在开启和关断时，栅漏电容(Cgd)会发生突变，这使得超结MOSFET功率器件的电磁干扰严重。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种缓变开关特性的沟槽栅超结MOSFET器件，采用具有两种或两种以上不相等深度的体区结构，能够把超结功率器件在开启或关断时的栅漏电容突变分摊到多个电压节点，从而降低由栅漏电容突变引起的电磁干扰。本实用新型采用的技术方案是:
[0004]—种缓变开关特性的沟槽栅超结MOSFET器件，包括至少一组横向并列连接的双元胞结构；
[0005]双元胞结构中，单个元胞包括:
[0006]N+型衬底，N+型衬底背面淀积漏极金属形成MOSFET器件的漏极，N+型衬底上生长有N-型外延层；
[0007]在元胞的N-型外延层两侧自顶部向下形成有P型柱深槽结构；
[0008]在元胞的N-型外延层顶部中间形成有沟槽栅，沟槽栅作为MOSFET器件的栅极；
[0009]在沟槽栅的侧壁和底部形成有起到隔离作用的栅氧层；
[0010]在元胞的N-型外延层顶部沟槽栅侧壁栅氧层与P型柱深槽结构之间形成有P型体区;双元胞结构中单个元胞内沟槽栅左右两侧的P型体区深度不同；
[0011]P型体区顶部形成有N+型源区；P型体区和P型柱深槽结构顶部形成有用于接触的P+型接触区；
[0012]源极金属淀积在N-型外延层顶部，与P型柱深槽结构、P型体区和N+型源区连接，形成MOSFET器件的源极;源极金属与沟槽栅之间有介质层隔离。
[0013]进一步地，双元胞结构中，沟槽栅两侧的P型体区在左右两个元胞中深度左右镜像对称。
[0014]本实用新型的优点:本实用新型采用具有两种或两种以上不相等深度的体区结构，能够把超结功率器件在开启或关断时的栅漏电容突变分摊到多个电压节点，从而降低由栅漏电容突变引起的电磁干扰。不同深度的体区对应不同的栅漏电容。在相同的结构下，体区深度深的，对应的栅漏电容就小，反之则对应的栅漏电容大。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的结构组成示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0017]本实用新型提出的缓变开关特性的沟槽栅超结MOSFET器件，如图1所示，包括至少一组横向并列连接的双元胞结构;整个MOSFET器件中，通常存在数百上千甚至上万的重复的双元胞结构；
[0018]双元胞结构中，单个元胞包括:
[0019]N+型衬底I，N+型衬底I背面可淀积漏极金属形成MOSFET器件的漏极，N+型衬底I上生长有N-型外延层2;
[0020]在元胞的N-型外延层2两侧自顶部向下形成有P型柱深槽结构3(P-pillartrench); P型柱深槽结构3通常采用下述方法形成:可以先在元胞的N-型外延层2两侧自顶部向下进行刻蚀形成深槽结构，然后在深槽结构中外延生长P型杂质层，进行深槽结构的填充工艺，形成P型柱深槽结构3 ；该P型柱深槽结构3用于超结MOSFET的横向耐压；
[0021]在元胞的N-型外延层2顶部中间形成有沟槽栅5，沟槽栅5作为MOSFET器件的栅极；制作沟槽栅5时，先在元胞的N-型外延层2顶部中间进行栅极沟槽的刻蚀，然后在栅极沟槽内形成隔离作用的栅氧层4，然后在栅极沟槽内进行多晶硅的淀积和刻蚀，形成沟槽栅5的结构；因此，沟槽栅5的侧壁和底部形成有栅氧层4;
[0022]在元胞的N-型外延层2顶部沟槽栅5侧壁栅氧层与P型柱深槽结构3之间形成有P型体区6;P型体区6分布在沟槽栅5两侧;双元胞结构中单个元胞内沟槽栅5左右两侧的P型体区6深度不同；实际制作中，通常沟槽栅5两侧的P型体区6在左右两个元胞中深度左右镜像对称，即图1中，左右两个元胞中，相邻近的两个P型体区6深度一致，相背离的两个P型体区6
深度一致；
[0023]P型体区6顶部形成有N+型源区7 ;P型体区6和P型柱深槽结构3顶部形成有用于接触的P+型接触区；
[0024]源极金属8淀积在N-型外延层2顶部，与P型柱深槽结构3、P型体区6和N+型源区7连接，形成MOSFET器件的源极;源极金属8与沟槽栅5之间有介质层9隔离。
[0025]需要简单说明的是:双元胞结构中，左右两个元胞对应电气部位是电连接的，比如左侧元胞的沟槽栅和右侧元胞的沟槽栅电连接(在整体的版图中实现电连接)，这些连接关系是本领域的公知技术，本实施例中不做展开描述。
【主权项】
1.一种缓变开关特性的沟槽栅超结MOSFET器件，其特征在于，包括至少一组横向并列连接的双元胞结构； 双元胞结构中，单个元胞包括: N+型衬底(I)，N+型衬底(I)背面淀积漏极金属形成MOSFET器件的漏极，N+型衬底(I)上生长有N-型外延层(2); 在元胞的N-型外延层(2)两侧自顶部向下形成有P型柱深槽结构(3); 在元胞的N-型外延层(2)顶部中间形成有沟槽栅(5)，沟槽栅(5)作为MOSFET器件的栅极； 在沟槽栅(5)的侧壁和底部形成有起到隔离作用的栅氧层(4); 在元胞的N-型外延层(2)顶部沟槽栅(5)侧壁栅氧层与P型柱深槽结构(3)之间形成有P型体区(6);双元胞结构中单个元胞内沟槽栅(5)左右两侧的P型体区(6)深度不同； P型体区(6)顶部形成有N+型源区(7) ;P型体区(6)和P型柱深槽结构(3)顶部形成有用于接触的P+型接触区； 源极金属(8)淀积在N-型外延层(2)顶部，与P型柱深槽结构(3)、P型体区(6)和N+型源区(7)连接，形成MOSFET器件的源极;源极金属(8)与沟槽栅(5)之间有介质层(9)隔离。2.如权利要求1所述的缓变开关特性的沟槽栅超结MOSFET器件，其特征在于: 双元胞结构中，沟槽栅(5)两侧的P型体区(6)在左右两个元胞中深度左右镜像对称。
【文档编号】H01L29/78GK205488140SQ201620257794
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】白玉明, 章秀芝, 张海涛
【申请人】无锡同方微电子有限公司