MOSFET器件，器件在导通工作时，体电极上的电位与源电极、漏电极两者中具有更高电位的一个电极的电位相等，栅电极上施加一个负电压，使得栅电极对体极具有一个低电位，并且所述低电位能够确保位于体极金属区5内的沟道完全导通，此时，空穴会通过沟道从源电极与漏电极两者中具有高电位的一端流向另一端，具体来讲，当体电极与源电极具有高电位，漏电极具有低电位时，空穴由源电极通过沟道流向漏电极，当体电极与漏电极具有高电位，源电极具有低电位时，空穴由漏电极通过沟道流向源电极。
[0101]器件在截止耐压工作时，具体来讲，当体电极与源电极具有高电位，漏电极具有低电位时，漏电极与体电极形成的PN结反向偏置，从而产生耗尽层来支持器件耐压，当体电极与漏电极具有高电位，源电极具有低电位时，源电极与体电极形成的PN结反向偏置，从而产生耗尽层来支持器件耐压。
【主权项】
1.一种能实现电流双向流通的功率MOSFET器件，在所述MOSFET器件的俯视平面上，包括位于半导体基板上的元件区以及终端保护区，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；在所述MOSFET器件的截面，所述半导体基板包括位于上部的第一导电类型漂移区以及位于下部的第一导电类型衬底层，所述第一导电类型衬底层邻接第一导电类型漂移区；第一导电类型漂移区的上表面形成半导体基板的第一主面，第一导电类型衬底层的下表面形成半导体基板的第二主面；其特征是: 在所述MOSFET器件的俯视平面上，元件区包括相互绝缘隔离的栅极金属区、源极金属区以及体极金属区，在所述源极金属区内包括用于形成源极的源极金属以及位于所述源极金属下方的多个呈平行分布的元胞； 在所述MOSFET器件的截面上，元胞包括位于第一导电类型漂移区内上方的第二导电类型第一阱区、位于所述第二导电类型第一阱区内上方的第一导电类型注入区以及MOS栅结构；源极金属与第一导电类型注入区电连接，且第一导电类型注入区将源极金属与第二导电类型第一阱区隔离； 在所述MOSFET器件的截面上，体极金属区包括位于第一导电类型漂移区内上方的第二导电类型第二阱区以及位于所述第二导电类型第二阱区上方的体极金属，第二导电类型第二阱区与第二导电类型第一阱区等电位，且第二导电类型第二阱区与体极金属电连接。
2.根据权利要求1所述的能实现电流双向流通的功率MOSFET器件，其特征是:在所述半导体基板的第二主面设置漏极金属，所述漏极金属与第一导电类型衬底层欧姆接触。
3.根据权利要求1所述的能实现电流双向流通的功率MOSFET器件，其特征是:源极金属区内的元胞呈条形，所述MOS栅结构为沟槽型栅结构或平面型栅结构。
4.根据权利要求3所述的能实现电流双向流通的功率MOSFET器件，其特征是:所述MOS栅结构为沟槽型栅结构时，所述MOS栅结构包括元胞沟槽，所述元胞沟槽由第一主面垂直向下延伸，且元胞沟槽的槽底位于第二导电类型第一阱区的下方；在元胞沟槽的内壁覆盖有沟槽绝缘栅氧化层，并在覆盖有沟槽绝缘栅氧化层的元胞沟槽内填充有沟槽导电多晶硅，在所述元胞沟槽的槽口覆盖有沟槽绝缘介质层，绝缘栅氧化层以及导电多晶硅通过沟槽绝缘介质层与源极金属相绝缘隔离。
5.根据权利要求3所述的能实现电流双向流通的功率MOSFET器件，其特征是:所述MOS栅结构为平面型栅结构时，所述MOS栅结构包括位于第一主面上的平面绝缘栅氧化层，在所述平面绝缘栅氧化层上覆盖有平面导电多晶硅，所述平面绝缘栅氧化层以及平面导电多晶硅均包覆在平面绝缘介质层内，平面绝缘介质层支撑在第一主面上；平面绝缘栅氧化层与第一导电类型注入区、第一导电类型漂移区以及第二导电类型第一阱区相交叠。
6.根据权利要求1所述的能实现电流双向流通的功率MOSFET器件，其特征是:所述第二导电类型第一阱区与第二导电类型第二阱区属于同一制造层，源极金属与体极金属间相互不接触。
7.一种能实现电流双向流通的功率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骤: (a)、提供具有两个相对主面的半导体基板，两个相对主面包括第一主面与第二主面，在第一主面与第二主面间包括第一导电类型衬底层以及邻接位于所述第一导电类型衬底层的第一导电类型漂移区，第一导电类型漂移区的上表面形成第一主面，第一导电类型衬底层的下表面形成第二主面； (b)、在上述半导体基板的第一主面上制作形成MOSFET器件的MOS栅结构； (C)、在上述半导体基板的第一主面上，自对准注入第二导电类型杂质离子，并通过高温推推结形成第二导电类型阱区，所述第二导电类型阱区包括位于形成源极金属区内的第二导电类型第一阱区以及位于体极金属区内的第二导电类型第二阱区，所述第二导电类型第一阱区与第二导电类型第二阱区间等电位连接； (d)、在上述半导体基板的第一主面上，进行源区光刻，并注入第一导电类型杂质离子，以通过高温推结形成分布于第二导电类型第一阱区内上部的第一导电类型注入区； (e)、在上述半导体基板的第一主面上，淀积绝缘介质层； (f)、对上述绝缘介质层进行接触孔光刻和刻蚀，以形成所需的源极接触孔以及体极接触孔； (g)、在上述半导体基板的第一主面上方淀积金属，进行金属光刻与刻蚀，形成所需的金属层，所述金属层包括源极金属以及体极金属，所述源极金属填充在源极接触孔内，并与第一导电类型注入区电连接；体极金属填充在体极接触孔内，且体极金属与下方的第二导电类型第二阱区电连接，体极金属与源极金属相互绝缘隔离； (h)、在上述半导体基板的第二主面上淀积漏极金属。
8.根据权利要求7所述能实现电流双向流通的功率MOSFET器件的制造方法，其特征是，所述步骤(b)中，制作的MOSFET器件的MOS栅结构为沟槽型栅结构时，包括如下步骤: (b-Ι)、在半导体基板的第一主面上淀积硬掩膜层；(b-2)、选择性地掩蔽和刻蚀上述硬掩膜层，以形成所需贯通硬掩膜层的硬掩膜窗口 ；(b-3)、利用上述硬掩膜窗口，在第一主面上进行各向异性干法刻蚀，以在半导体基板内形成所需的元胞沟槽，所述元胞沟槽在半导体基板内的深度小于第一导电类型漂移区的厚度； (b-4)、去除上述第一主面上的硬掩膜层，以在上述半导体基板的第一主面以及元胞沟槽内生长沟槽绝缘栅氧化层； (b-5)、在上述生长有沟槽绝缘栅氧化层的第一主面上淀积沟槽导电多晶硅，所述导电多晶硅覆盖第一主面上的沟槽绝缘栅氧化层上，并填充在内壁生长有沟槽绝缘栅氧化层的元胞沟槽内； (b-6)、刻蚀去除上述第一主面上方的沟槽导电多晶硅以及沟槽绝缘栅氧化层，以得到元胞沟槽内的沟槽绝缘栅氧化层以及沟槽导电多晶硅。
9.根据权利要求7所述能实现电流双向流通的功率MOSFET器件的制造方法，其特征是，所述步骤(b)中，制作的MOSFET器件的MOS栅结构为平面型栅结构时，包括如下步骤: (b-Γ)、在半导体基板的第一主面上生长平面绝缘栅氧化层； (b-2’)、在上述生长有平面绝缘栅氧化层的第一主面上淀积平面导电多晶硅； (b-3’)、选择性地刻蚀上述平面导电多晶硅以及平面绝缘栅氧化层，得到所需的MOS栅结构。
10.根据权利要求7所述能实现电流双向流通的功率MOSFET器件的制造方法，其特征是，所述半导体基板的材料包括硅，MOS栅结构呈条形。
【专利摘要】本发明涉及一种能实现电流双向流通的功率MOSFET器件及其制造方法，其元件区包括栅极金属区、源极金属区以及体极金属区，在源极金属区内包括源极金属以及元胞；元胞包括位于第一导电类型漂移区内上方的第二导电类型第一阱区、位于所述第二导电类型第一阱区内上方的第一导电类型注入区以及MOS栅结构；源极金属与第一导电类型注入区电连接，且第一导电类型注入区将源极金属与第二导电类型第一阱区隔离；体极金属区包括第二导电类型第二阱区以及体极金属，第二导电类型第二阱区与第二导电类型第一阱区等电位，且第二导电类型第二阱区与体极金属电连接。本发明可以实现电流在源极与漏极之间的双向流通，制造工艺简单，成本低廉，宜于批量生产。
【IPC分类】H01L29-41, H01L21-336, H01L29-78
【公开号】CN104600119
【申请号】CN201510012655
【发明人】朱袁正, 叶鹏
【申请人】无锡新洁能股份有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月9日