[發明專利]深溝槽功率器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201811607712.4
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109494255A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 楊東林;陳文高;劉俠
• 申請（專利權）人: 上海昱率科技有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/10;H01L29/423;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理事務所(普通合伙) 11226
• 代理人: 李明

本公開涉及一種深溝槽功率器件，其中，所述功率器件被劃分為元胞區和終端區，所述功率器件包括：襯底，襯底下方設置有漏極金屬，襯底上設置有外延層，在所述外延層上設置有體區，所述體區中設置元胞區溝槽和終端區溝槽，所述元胞區溝槽和終端區溝槽從體區的表面向下延伸到外延層內。所述溝槽內填充有與源極相連的第一導電多晶硅和與柵極相連的第二導電多晶硅。在第一導電多晶硅和第二導電多晶硅之間設置有第二絕緣介質體。

技術領域

本發明涉及半導體領域，具體地，涉及一種深溝槽功率器件及其制造方法。

背景技術

在功率半導體器件領域，深溝槽MOSFET能夠有效的提高溝道密度，降低特征導通電阻和寄生電容，因此深溝槽MOSFET已被廣泛采用。目前限制深溝槽MOSFET問題是工藝復雜和控制難度高，在很小的溝槽內形成源極多晶硅和柵極多晶硅，并需要精確控制絕緣介質體厚度和柵氧層厚度，對生產設備和工藝制程都提出了非常高的要求，器件性能和參數一致性也難以保證。

發明內容

有鑒于此，本公開的目的至少部分地在于提供一種具有改進結構的深溝槽功率器件及其制造方法以及包括這種功率器件的電子設備。

據本公開的一個方面，本公開提供了一種深溝槽功率器件，其中，所述功率器件被劃分為元胞區(01)和終端區(02)，所述元胞區(01)位于所述功率器件的中心區，所述終端區(02)位于所述元胞區(01)的外圈且環繞包圍所述元胞區(01)，所述功率器件包括：襯底(2)，襯底(2)下方設置有漏極金屬(1)，襯底(2)上設置有外延層(3)，在所述外延層(3)上設置有體區(11)，所述體區(11)中設置元胞區溝槽(6)和終端區溝槽(16)，所述元胞區溝槽(6)和終端區溝槽(16)從體區的表面向下延伸到外延層(3)內。所述溝槽(6)內填充有與源極相連的第一導電多晶硅(5)和與柵極相連的第二導電多晶硅(10)。所述第一導電多晶硅(5)外圍有第一絕緣介質體(4)，所述第二導電多晶硅(10)外圍有柵氧化層(8)，在第一導電多晶硅(5)和第二導電多晶硅(10)之間設置有第二絕緣介質體(7)。所述溝槽(16)內填充有電位懸浮的第三導電多晶硅(15)，在所述第三導電多晶硅(15)外圍有第三絕緣介質體，所述第一絕緣介質體與所述第三絕緣介質體(14)的材料相同。

其中，與柵極相連的第二導電多晶硅(10)位于與源極相連的第一導電多晶硅(5)上方，且兩者通過第二絕緣介質體(7)相互絕緣。

其中，第二導電多晶硅(10)所處位置的溝槽區域的中心橫截面寬度大于第一導電多晶硅(5)所處的溝槽區域的中心橫截面寬度。并且第二導電多晶硅(10)的中心橫截面寬度大于第一導電多晶硅(5)的中心橫截面寬度。

其中，所述體區(11)中還設置有源區(12)，所述體區(11)和所述源區(12)通過雜質注入形成，注入劑量范圍為1×10¹²～1×10¹⁶，注入能量范圍為20KeV～200Kev。

其中，體區(11)底表面水平面位于所述第二導電多晶硅(10)底表面水平面之上。

其中，在元胞區(01)內，所述體區(11)上方設置有源極金屬層(13)，所述源極金屬層(13)與體區(11)和源區(12)二者都導電接觸。

其中，在終端區(02)內，所述第三導電多晶硅(15)從終端區溝槽(16)開口處往下延伸。

其中，所述襯底、所述外延層和所述源區均為第一導電類型；所述體區為第二導電類型。

其中，所述功率器件包括N型功率器件和P型功率器件，當所述功率器件為所述N型功率器件時，第一導電類型為N型，第二導電類型為P型；當所述功率器件為所述P型功率器件時，第一導電類型為P型，第二導電類型為N型。