[實用新型]一種電荷耦合功率MOSFET器件

有效

• 申請號: 201720413251.1
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN206628472U
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 朱袁正;葉鵬;劉晶晶
• 申請（專利權）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事務所(普通合伙)32104
• 代理人: 曹祖良,劉海

技術領域

本實用新型涉及一種半導體器件，尤其是一種電荷耦合功率MOSFET器件，屬于半導體器件技術領域。

背景技術

自20世紀九十年代以來，功率MOSFET最主要的研究方向就是不斷減小其正向導通電阻（Ron）。如今，功率溝槽MOSFET器件已經適用于大多數功率應用電路中，且器件的特性不斷接近硅材料的一維極限（表述了器件漂移區特征導通電阻和關斷時擊穿電壓的理論關系）。RESURF技術（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RESURF的工作原理，業界又提出分裂柵型溝槽（Split-Gate Trench）MOSFET器件結構，可在低、中壓（20V~300V）范圍內，打破硅材料的一維極限，擁有較低的正向導通電阻，器件性能優越。

公開號為102280487A的中國專利《一種新型溝槽結構的功率MOSFET器件及其制造方法》，公開了一種分裂柵型溝槽MOSFET器件結構及制造方法。其提出的功率MOSFET器件的特征導通電阻較普通功率MOSFET器件降低了約40%，導通電阻小，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，其掩膜版層數偏多，工藝復雜，工藝成本高，影響市場競爭力。其柵極導電多晶硅的引出方式，如圖1所示，首先在柵極導電多晶硅刻蝕工序，采用一層柵極導電多晶硅掩膜版進行選擇性刻蝕，將柵極導電多晶硅引至硅平面上方，其柵極導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能力有限的情況。

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，提供一種電荷耦合功率MOSFET器件，其導通電阻低，柵漏電荷Qgd小，輸入電容Ciss小，導通損耗低，開關損耗低，工藝更為簡單，成本更為低廉。

按照本實用新型提供的技術方案，所述電荷耦合功率MOSFET器件，在所述MOSFET器件俯視平面上，包括位于半導體基板的有源區、柵極引出區和終端保護區，所述終端保護區位于有源區和柵極引出區的外圈；在所述MOSFET器件的截面上，半導體基板具有相對應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電類型外延層及位于所述第一導電類型外延層下方的第一導電類型襯底，所述第一導電類型襯底；其特征是：

在所述MOSFET器件俯視平面上，所述柵極引出區內包括若干規則排布且相互平行設置的第一溝槽，所述有源區內包括若干規則排布且相互平行設置的第一溝槽，所述終端保護區內包括若干規則排布且相互平行設置的第二溝槽；在所述MOSFET器件的截面上，所述第一溝槽和第二溝槽設置于第一導電類型外延層的上部，所述第一溝槽位于柵極引出區和有源區，所述第二溝槽位于終端保護區；

在所述柵極引出區，所述第一溝槽內壁表面生長絕緣氧化層，所述絕緣氧化層包括第一絕緣氧化層和第三絕緣氧化層，所述第一絕緣氧化層生長于第一溝槽側壁的上部，第三絕緣氧化層生長于第一溝槽的下部并覆蓋第一溝槽側壁的下部及底部，第一絕緣氧化層與第三絕緣氧化層上下連接；第一溝槽內淀積有導電多晶硅，所述導電多晶硅包括第一導電多晶硅和第二導電多晶硅，所述第一導電多晶硅與第二導電多晶硅均由第一溝槽的上部向下延伸，且第一導電多晶硅在第一溝槽內延伸的距離大于第二導電多晶硅延伸的距離；第一導電多晶硅位于第一溝槽的中心區，第二導電多晶硅位于第一導電多晶硅的兩側，第一導電多晶硅與第二導電多晶硅間通過第二絕緣氧化層隔離，所述第二絕緣氧化層與第三絕緣氧化層上下連接；第二導電多晶硅與第一溝槽內壁通過第一絕緣氧化層隔離；所述第一溝槽之間及第一溝槽和鄰近第二溝槽之間設有第二導電類型摻雜區，所述第二導電類型摻雜區由第一主面向下延伸，其深度小于第二導電多晶硅的深度；所述柵極引出區的第一主面上方由絕緣介質層覆蓋，第二導電多晶硅的上方設有第三接觸孔，所述第三接觸孔內填充第三接觸孔填充金屬，所述第三接觸孔填充金屬與第二導電多晶硅歐姆接觸；柵極引出區上方設有柵極金屬，所述柵極金屬覆蓋于絕緣介質層及第三接觸孔填充金屬上，柵極金屬與第三接觸孔填充金屬電性相連；