[實用新型]帶側墻柵結構的深槽超結MOSFET器件

有效

• 申請號: 201821424488.0
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN208938973U
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 許劍;劉桂芝;夏虎
• 申請（專利權）人: 無錫麟力科技有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L29/423;H01L21/336
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙) 32260
• 代理人: 王闖;葛莉華

本實用新型功率器件技術領域，尤其涉及一種帶側墻柵結構的深槽超結MOSFET器件，包括N+型襯底、N?型外延層、P型柱深槽結構、P型體區、P+有源區、N+有源區、柵極氧化層、多晶硅柵極、介質層和源極金屬。該器件采用側墻柵結構，側墻柵位于溝槽氧化層的側立面上，溝槽氧化層位于P型柱深槽結構正上方，P型柱深槽結構位于N?外延層內，該結構既保留了深槽超結MOSFET器件橫向耗盡快、耐壓高的特點，又具有側墻柵屏蔽JFET電阻的特點，進而提高了超結MOSFET器件的功率密度，并且同時減小了多晶硅與柵極氧化層的接觸面積，減小Qg柵電荷，進而減小了開關損耗，提高了開關頻率。

技術領域

本實用新型涉及功率器件技術領域，尤其涉及一種帶側墻柵結構的深槽超結MOSFET器件。

背景技術

目前現有的普通VDMOS器件，其結構如圖1所示，包括N+型襯底11、N-型外延層12、P型體區(即pbody)13、P+有源區14、N+有源區15、柵氧化層16、多晶硅柵極(即poly gate)17、介質層18和源極金屬19，這種結構的VDMOS器件需要提高耐壓值時，一般通過增加N-型外延層的電阻率和N-型外延層的厚度實現，但這種方法會導致導通電阻的增加，降低器件的性能。因此，在需要較高耐壓的場合，普遍用平面柵深槽超結MOSFET器件代替普通的VDMOS器件。

目前現有的平面柵深槽超結MOSFET器件的結構如圖2所示，包括N+型襯底21、N-型外延層22、P型柱深槽結構(即Ptype trench pillar)23、P型體區(pbody)24、P+有源區25、N+有源區26、平面柵氧化層27、多晶硅柵極(即poly gate)28、介質層29和源極金屬20。平面柵深槽超結通過在器件內部引入P型柱深槽結構結構，P型柱深槽結構與N-型外延層之間的PN結反偏時，P型柱深槽結構可以加速N-型外延層耗盡速度，從而可以在更低電阻率的N-外延層中實現高耐壓低導通的效果。但平面柵深槽超結的P型體區引入了JFET電阻，P型體區之間的距離越近，JFET電阻對導通電阻的影響越大，需要通過增加注入的方式來緩解導通電阻的升高。P型體區之間的JFET效應制約了P型柱深槽結構的間距減小，制約了N-外延電阻率的進一步減小，制約了同等耐壓下導通電阻的進一步降低，制約了超結功率密度的提升。

實用新型內容

針對現有技術中的問題，本實用新型提供一種帶側墻柵結構的深槽超結MOSFET器件。

為實現以上技術目的，本實用新型的技術方案是：

一種帶側墻柵結構的深槽超結MOSFET器件，包括N+型襯底；

所述N+型襯底上表面形成有N-型外延層；

所述N-型外延層內部中部形成有多個P型柱深槽結構，所述P型柱深槽結構包括柱形深槽結構和位于柱形深槽結構內的P型多晶硅，所述P型柱深槽結構的方向為自N-型外延層頂部向下，相鄰的P型柱深槽結構之間相分離；

所述N-型外延層內部上部形成有多個側墻柵結構，每個側墻柵結構位于P形柱深槽結構的上方且相鄰的側墻柵結構之間相分離，所述側墻柵結構包括溝槽結構和多晶硅柵極，所述溝槽結構的內表面形成有柵極氧化層，所述N型多晶硅柵極位于溝槽結構內且N型多晶硅柵極中部斷開，形成多晶硅側墻結構；

所述N-型外延層內部上部形成有P型體區，所述P型體區位于相鄰的側墻柵結構之間，所述P型體區的結深不超過側墻柵結構的底部，所述P型體區的頂部沿水平方向依次形成有N+有源區、P+有源區、N+有源區；

所述側墻柵結構、N+有源區、P+有源區的上方形成有金屬層，所述金屬層與側墻柵結構之間形成有介質層，所述金屬層與N+有源區、P+有源區連接，形成源極金屬。

從以上描述可以看出，本實用新型具備以下優點：