一种横向功率MOSFET器件及其制造方法与流程

本发明属于mosfet器件，具体涉及一种横向功率mosfet器件及其制造方法。

背景技术：

1、mosfet在工业中有广泛的应用，主要用在逻辑电路，放大电路，功率电路等方面。普遍应用于功率电路，用于驱动大功率电子设备，如摩托车，电动车，加速器等。mosfet也被广泛应用在信息处理中，为制造硬件加速器提供了可能性。此外，许多专用晶体管都是基于mosfet技术。

2、随着mos器件的特征尺寸不断缩小，其源极、漏极和栅极的尺寸也在缩小，而栅级的主要作用是通过施加电压控制mos管的导电性能，若栅极的长度缩减时，mos管栅极电压太低会导致mos管导通不完全，内阻增大，发热量增加；其次，mos管栅极电压太低影响电阻，电压越低电阻越大，会导致保险丝烧断，因此传统的栅极长度往往较短，使得mos管的寿命处于不稳定状态；

3、另一方面，若多个mos管在电路板上集成使用时，通常为了增加mos管的散热性能，会在其上侧连接散热片对其进行散热，但多个mos管集成使用的情况往往较低，若mos管独立使用时，电流经过源极、栅极和漏极时，产生的热量往往需要通过mos管外壳将热量排出，若mos管长期处于高温状态下运行，其内部材料会受到热应力影响，降低其使用寿命，并且过高的温度还会影响mos管的导通能力和开关速度。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种横向功率mosfet器件及其制造方法，能够有效改善电流穿过栅极时的特性，提升mos管的导通能力和开关速度，同时具备良好的散热性能。

2、本发明采取的技术方案具体如下：

3、一种横向功率mosfet器件，包括基板和外壳，所述基板上表面连接有衬底，所述衬底上表面连接有外延层，所述外延层上表面连接有漂移区，所述漂移区上表面从左至右依次设置有源极和漏极，所述漂移区上表面位于源极和漏极之间设置有填充层，所述填充层内设置有栅极，所述栅极为弯曲形设置，所述栅极上表面设置有第一钝化层和第二钝化层；

4、所述源极上表面设置有源极金属层，所述漏极上表面设置有漏极金属层，所述源极和漏极上表面与源极金属层和漏极金属层之间均设置有第一导热片，所述源极金属层和漏极金属层均贯穿第一导热片分别与源极和漏极导通；

5、所述基板位于外壳内部，所述外壳端面设置有导通触点，所述外壳远离导通触点一端端面固定连接有体端子，所述体端子侧壁开设有圆孔，所述体端子侧壁设置有散热组件。

6、所述散热组件包括固定连接在体端子上下两侧的第二导热片，所述第二导热片侧壁上均固定连接有散热翅片，所述圆孔侧壁开设有环形槽，所述环形槽侧壁开设有导热孔，所述第一导热片贯穿外壳并与第二导热片连接。

7、所述导热孔呈环形阵列等距分布，且所述导热孔均贯穿体端子侧壁。

8、所述第一导热片与源极和漏极之间涂抹有导热胶。

9、所述填充层为氧化硅材质。

10、所述第一导热片和第二导热片为铝氮化物材质。

11、所述栅极为s形弯曲。

12、一种横向功率mosfet器件的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

13、s1：衬底制备：采用化学气相沉积或物理气相沉积中任意一种方式制备p型或n型衬底，并在衬底表面沉积一层多晶硅层，多晶硅层上沉积外延层；

14、s2：在外延层上生长一层氧化硅膜，其厚度用于控制栅极电容；

15、s3：在氧化硅膜上沉积金属膜，并采用光刻和蚀刻工艺对栅极按照弯曲路径进行制备，获得栅极结构；

16、s4：离子注入：采用离子注入工艺掺杂氧化硅膜，形成源区和漏区，在源区和漏区上沉积半导体金属端子，获得源极和漏极，用于导入电流；

17、s5：在源极和漏极上沉积第一导热片，并预留出空间，用于源极金属层和漏极金属层的导通；

18、s6：在第一导热片上覆盖源极金属层和漏极金属层；

19、s7：基板与衬底封装到外壳内后，第一导热片延伸出外壳端部，用于与第二导热片导通。

20、所述基板和衬底与外壳的封装步骤如下：

21、s11：选取塑料材料根据衬底规格注塑成型，获得外壳；

22、s12：将导通触点接入外壳，衬底放入外壳内，采用环氧树脂或硅胶材料固化；

23、s13：确认衬底、源极、漏极和栅极与导通触点的导通性，确认第一导热片与第二导热片之间的对接导通性；

24、s14：对封装完毕的mosfet器件进行功能测试、可靠性测试、温度测试、散热测试，获得mosfet器件成品。

25、本发明取得的技术效果为：

26、本发明的一种横向功率mosfet器件及其制造方法通过延长栅极的长度，可以增加栅极电流的通道，从而降低栅极-源极和栅极-漏极之间的电阻，电阻的减小可以改善器件的导电能力，提高其工作效率和性能；其次，可以增加栅极与漏极之间的通道长度，从而降低漏电流。漏电流的减小可以减少功耗、降低热量产生以及减轻对散热系统的需求。

27、本发明的一种横向功率mosfet器件及其制造方法通过将源极和漏极产生的热量导出散热，可以有效地降低mosfet器件的温度，减少热量积累，防止导致器件的电子迁移率下降，增加漏电流和击穿风险，有效延长器件的可靠性和寿命；另外，源极和漏极导出散热可以在一定程度上分散和冷却热量，减少对周围器件的负面影响。

技术特征：

1.一种横向功率mosfet器件，其特征在于：包括基板（1）和外壳（13），所述基板（1）上表面连接有衬底（2），所述衬底（2）上表面连接有外延层（3），所述外延层（3）上表面连接有漂移区（4），所述漂移区（4）上表面从左至右依次设置有源极（5）和漏极（6），所述漂移区（4）上表面位于源极（5）和漏极（6）之间设置有填充层（7），所述填充层（7）内设置有栅极（8），所述栅极（8）为弯曲形设置，所述栅极（8）上表面设置有第一钝化层（9）和第二钝化层（10）；

2.根据权利要求1所述的一种横向功率mosfet器件，其特征在于：所述散热组件包括固定连接在体端子（15）上下两侧的第二导热片（16），所述第二导热片（16）侧壁上均固定连接有散热翅片（17），所述圆孔侧壁开设有环形槽（18），所述环形槽（18）侧壁开设有导热孔（19），所述第一导热片（12）贯穿外壳（13）并与第二导热片（16）连接。

3.根据权利要求2所述的一种横向功率mosfet器件，其特征在于：所述导热孔（19）呈环形阵列等距分布，且所述导热孔（19）均贯穿体端子（15）侧壁。

4.根据权利要求1所述的一种横向功率mosfet器件，其特征在于：所述第一导热片（12）与源极（5）和漏极（6）之间涂抹有导热胶（20）。

5.根据权利要求1所述的一种横向功率mosfet器件，其特征在于：所述填充层（7）为氧化硅材质。

6.根据权利要求2所述的一种横向功率mosfet器件，其特征在于：所述第一导热片（12）和第二导热片（16）为铝氮化物材质。

7.根据权利要求1所述的一种横向功率mosfet器件，其特征在于：所述栅极（8）为s形弯曲。

8.一种横向功率mosfet器件的制造方法，其特征在于：用于制造权利要求1-7任一项所述的横向功率mosfet器件，所述制造方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种横向功率mosfet器件的制造方法，其特征在于：所述基板（1）和衬底（2）与外壳（13）的封装步骤如下：

技术总结
本发明属于MOSFET器件技术领域，具体涉及一种横向功率MOSFET器件及其制造方法，包括基板和外壳，所述基板上表面连接有衬底，所述衬底上表面连接有外延层，所述外延层上表面连接有漂移区，所述漂移区上表面从左至右依次设置有源极和漏极，所述漂移区上表面位于源极和漏极之间设置有填充层，所述填充层内设置有栅极，所述栅极为弯曲形设置，所述栅极上表面设置有第一钝化层和第二钝化层；所述源极上表面设置有源极金属层，所述漏极上表面设置有漏极金属层，所述源极和漏极上表面与源极金属层和漏极金属层之间均设置有第一导热片。本发明能够有效改善电流穿过栅极时的特性，提升MOS管的导通能力和开关速度，同时具备良好的散热性能。

技术研发人员：黄昌民,张志奇,谷岳生,黄富强
受保护的技术使用者：无锡昌德微电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15