[實用新型]一種溝槽型大功率MOS器件

無效

• 申請號: 201020003237.2
• 申請日: 2010-01-15
• 公開（公告）號: CN201655808U
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 朱袁正;葉鵬;丁磊;冷德武
• 申請（專利權）人: 無錫新潔能功率半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L29/423;H01L21/336;H01L27/088;H01L21/8234
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 曹祖良

技術領域

本實用新型涉及一種MOS器件，尤其是一種溝槽型大功率MOS器件。

背景技術

功率MOS器件通常包括元胞區和位于元胞區外圍的終端保護結構；元胞區的元胞集成度與終端保護結構直接影響著器件的特性，如特征導通電阻和耐壓能力。而在不影響器件性能的前提下，減少制造MOS器件的光刻層數能夠直接降低MOS器件的加工成本。目前，常用的功率MOS器件，需要經過7層光刻制造；當光刻層降低至5層時，加工成本可節約29％。中國專利ZL200410074901.1公開了《半導體裝置及其制造方法》，其公開的終端保護結構中，利用圍繞元胞區的環狀阱區形成分壓保護區，多晶硅柵極引出位于半導體基板上面并且部分搭跨于場氧化層之上。

然而，如專利ZL200410074901.1附圖2所示的結構中，由于在分壓保護區內只有主結，即緊連最外圈元胞的第二導電類型層與第一導電類型外延層構成的PN結；分壓保護區只通過主結來分擔器件電壓。在場氧化層之上跨搭有一段多晶，當漏極端加電壓時，所述半導體的結構會有下述問題：

1、由于所述分壓保護區內主結對應的第二導電類型層和元胞區內第二導電類型層為同一制造層，因此主結對應的第二導電類型層的濃度、深度與元胞區內第二導電類型層的濃度和深度基本一致。若在主結尤其是主結邊緣區域維持所述濃度和深度，當漏極端加正向電壓時，那么會導致主結邊緣電場強度過強，降低器件耐壓能力；若在主結邊緣區域增加阱區的濃度和深度時，雖然可以一定程度的提高耐壓，需要增加至少一次光刻和相應的若干工藝步驟才能實現，這樣會增加制造成本。

2、搭跨于場氧化層之上的柵極引出多晶與柵極引出多晶下面的場氧化層間構成了多晶場板結構。當漏極端加正電壓時(對應于N型MOS器件)，在多晶場板下的半導體基板表面會形成與半導體基板導電類型相反的反型層，該反型層與主結導電類型一致，并與主結相連，形成一個表面漏電通道，增加了表面漏電的風險。

3、位于基板上面并部分搭跨于場氧化層之上的柵引出多晶硅需要增加一次光刻和相應的工藝步驟才能實現，這樣會增加MOS器件的制造成本。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種溝槽型大功率MOS器件，其提高了器件耐壓特性，降低了器件的制造成本。

按照本實用新型提供的技術方案，所述溝槽型大功率MOS器件，在所述MOS器件的俯視平面上，包括位于半導體基板上的元胞區和終端保護結構，所述元胞區位于半導體基板的中心區，終端保護結構位于元胞區的外圍；所述元胞區采用溝槽結構，元胞區內元胞通過元胞溝槽內的導電多晶硅并聯成整體；所述終端保護結構包括位于其內圈的分壓保護區和位于其外圈的截止保護區；其創新在于：

在所述MOS器件的俯視平面上，所述分壓保護區包括至少兩圈場氧化層，所述場氧化層均環繞在元胞區的外圍；

在所述MOS器件的截面上，分壓保護區包括主結和至少一個分壓環；所述主結為鄰近分壓保護區的元胞溝槽與鄰近所述元胞溝槽場氧化層間的第二導電類型層與第一導電類型外延層所形成的PN結；所述分壓環為相鄰場氧化層間的第二導電類型層與第一導電類型外延層間形成的PN結；所述分壓環位于主結的外側；所述主結與對應鄰近主結的分壓環間利用場氧化層及場氧化層下方的第一導電類型外延層隔離；所述相鄰的分壓環間利用場氧化層及場氧化層下方的第一導電類型外延層相隔離；截止保護區內的第二導電類型層與分壓保護區內對應鄰近截止保護區的第二導電類型層間采用場氧化層及場氧化層下方的第一導電類型外延層相隔離；所述主結內對應的第二導電類型層與第一金屬連接成等電位；

所述第一導電類型層包括位于半導體基板底部的第一導電類型襯底及位于第一導電類型襯底上面的第一導電類型外延層，以及位于第一導電類型外延層上部的第一導電類型注入區；所述第二導電類型層位于第一導電類型外延層的上部；所述第一導電類型襯底的表面為半導體基板的第二主面，第一導電類型外延層的表面為半導體基板的第一主面；所述第一金屬位于元胞區上方；

在所述MOS器件的截面上，所述分壓保護區對應于主結內設有柵極引出端溝槽；所述柵極引出端溝槽位于第二導電類型層，深度伸入第二導電類型層下方的第一導電類型外延層；所述柵極引出端溝槽內壁表面生長有絕緣柵氧化層，在上述柵極引出端溝槽內淀積有導電多晶硅；所述柵極引出端溝槽的槽口設有第二歐姆接觸孔，所述柵極引出端溝槽及第二歐姆接觸孔上方設置有第二金屬，所述第二金屬與柵極引出端溝槽內的導電多晶硅相接觸；所述分壓保護區對應于設置第二歐姆接觸孔外的其余部分均由絕緣介質層覆蓋。