[發(fā)明專利]一種電荷耦合功率MOSFET器件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710257445.1
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN106876472B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱袁正;葉鵬;劉晶晶
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫新潔能股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;劉海

本發(fā)明涉及一種電荷耦合功率MOSFET器件及其制造方法，包括有源區(qū)、柵極引出區(qū)和終端保護(hù)區(qū)；有源區(qū)和柵極引出區(qū)設(shè)有第一溝槽，終端保護(hù)區(qū)設(shè)有第二溝槽；第一溝槽內(nèi)的第一導(dǎo)電多晶硅和第二導(dǎo)電多晶硅由第二絕緣氧化層隔離，第二導(dǎo)電多晶硅與第一溝槽內(nèi)壁由第一絕緣氧化層隔離；第二溝槽內(nèi)的第三導(dǎo)電多晶硅與第二溝槽內(nèi)壁由第四絕緣氧化層隔離；導(dǎo)電多晶硅上方的絕緣介質(zhì)層設(shè)置接觸孔，第二接觸孔填充金屬與第一導(dǎo)電多晶硅歐姆接觸，第三接觸孔填充金屬與第二導(dǎo)電多晶硅歐姆接觸，第四接觸孔填充金屬與第三導(dǎo)電多晶硅歐姆接觸；器件上方設(shè)有源極金屬和柵極金屬。本發(fā)明導(dǎo)通電阻低，柵漏電荷Qgd小，輸入電容Ciss小，導(dǎo)通損耗低，開關(guān)損耗低，工藝更為簡單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，尤其是一種電荷耦合功率MOSFET器件及其制造方法，屬于半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自20世紀(jì)九十年代以來，功率MOSFET最主要的研究方向就是不斷減小其正向?qū)娮瑁≧on）。如今，功率溝槽MOSFET器件已經(jīng)適用于大多數(shù)功率應(yīng)用電路中，且器件的特性不斷接近硅材料的一維極限（表述了器件漂移區(qū)特征導(dǎo)通電阻和關(guān)斷時(shí)擊穿電壓的理論關(guān)系）。RESURF技術(shù)（REduced?SURface?Field，降低表面電場）的提出，可令耐壓為600V的功率溝槽MOSFET器件超過硅材料的一維極限。同樣依據(jù)RESURF的工作原理，業(yè)界又提出分裂柵型溝槽（Split-Gate?Trench）MOSFET器件結(jié)構(gòu)，可在低、中壓（20V~300V）范圍內(nèi)，打破硅材料的一維極限，擁有較低的正向?qū)娮?，器件性能?yōu)越。

公開號為102280487A的中國專利《一種新型溝槽結(jié)構(gòu)的功率MOSFET器件及其制造方法》，公開了一種分裂柵型溝槽MOSFET器件結(jié)構(gòu)及制造方法。其提出的功率MOSFET器件的特征導(dǎo)通電阻較普通功率MOSFET器件降低了約40%，導(dǎo)通電阻小，柵漏電荷小，器件特性得到大幅提升。但仍然存在不足，其工藝制程共需采用6層掩膜版，分別為溝槽刻蝕掩膜版、場氧刻蝕掩膜版、柵極導(dǎo)電多晶硅掩膜版、N+注入掩膜版、接觸孔刻蝕掩膜版、金屬層刻蝕掩膜版，其掩膜版層數(shù)偏多，工藝復(fù)雜，工藝成本高，影響市場競爭力。其柵極導(dǎo)電多晶硅的引出方式，如圖1所示，首先在柵極導(dǎo)電多晶硅刻蝕工序，采用一層?xùn)艠O導(dǎo)電多晶硅掩膜版進(jìn)行選擇性刻蝕，將柵極導(dǎo)電多晶硅引至硅平面上方，其柵極導(dǎo)電多晶硅在硅平面上方連成一片，隨后將柵極接觸孔打在硅平面上方成片的柵極導(dǎo)電多晶硅上，供柵極金屬連接，如此可避免柵極接觸孔直接打在硅平面下方寬度較窄的柵極多晶硅上，此方案比較適用于早期光刻機(jī)能力有限的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種電荷耦合功率MOSFET器件及其制造方法，其導(dǎo)通電阻低，柵漏電荷Qgd小，輸入電容Ciss小，導(dǎo)通損耗低，開關(guān)損耗低，工藝更為簡單，成本更為低廉。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述電荷耦合功率MOSFET器件，在所述MOSFET器件俯視平面上，包括位于半導(dǎo)體基板的有源區(qū)、柵極引出區(qū)和終端保護(hù)區(qū)，所述終端保護(hù)區(qū)位于有源區(qū)和柵極引出區(qū)的外圈；在所述MOSFET器件的截面上，半導(dǎo)體基板具有相對應(yīng)的第一主面與第二主面，所述第一主面與第二主面間包括第一導(dǎo)電類型外延層及位于所述第一導(dǎo)電類型外延層下方的第一導(dǎo)電類型襯底，所述第一導(dǎo)電類型襯底；其特征是：

在所述MOSFET器件俯視平面上，所述柵極引出區(qū)內(nèi)包括若干規(guī)則排布且相互平行設(shè)置的第一溝槽，所述有源區(qū)內(nèi)包括若干規(guī)則排布且相互平行設(shè)置的第一溝槽，所述終端保護(hù)區(qū)內(nèi)包括若干規(guī)則排布且相互平行設(shè)置的第二溝槽；在所述MOSFET器件的截面上，所述第一溝槽和第二溝槽設(shè)置于第一導(dǎo)電類型外延層的上部，所述第一溝槽位于柵極引出區(qū)和有源區(qū)，所述第二溝槽位于終端保護(hù)區(qū)；