[發明專利]雙向功率器件及其制造方法

有效

• 申請號: 202011165946.5
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN113192886B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 楊彥濤;張邵華
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/8232
• 分類號: H01L21/8232;H01L29/06;H01L27/02
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;張靖琳

本申請公開了一種雙向功率器件及其制造方法，該雙向功率器件包括：半導體層；第一摻雜區，位于半導體層中；第一溝槽區的多個溝槽，位于第一摻雜區中，將第一摻雜區分隔為交替的第一類子摻雜區與第二類子摻雜區；位于多個溝槽中的柵介質層、控制柵、第一屏蔽介質層、第一屏蔽柵、第二屏蔽介質層、第二屏蔽柵，其中，第一屏蔽介質層將控制柵和第一屏蔽柵分隔，第二屏蔽介質層將第二屏蔽柵和第一屏蔽柵分隔，所述第二屏蔽介質層、所述第一屏蔽介質層以及所述柵介質層的厚度依次遞減。該雙向功率器件通過設置第二屏蔽介質層、第一屏蔽介質層以及柵介質層的厚度依次遞減，從而可以通過柵電極施加不同電壓達到形成不同電場的效果。

技術領域

本申請涉及半導體制造技術領域，更具體地，涉及一種雙向功率器件及其制造方法。

背景技術

雙向功率器件在具有二次充電功能的充電裝置中被廣泛應用。以鋰電池充放電裝置為例，當鋰電池充放電裝置持續給終端設備供電到一定程度時，需要防止鋰電池過放電以免終端設備停止運轉，并需要及時給鋰電池充電。給鋰電池充電的過程中，鋰電池還需要給終端設備供電，同時還要防止對鋰電池過充電。因此，為了管理控制鋰電池的充放電狀態，通常采用具有雙向開關控制電流導通的充放電保護電路。

如圖1所示，在最初的充放電保護電路中采用兩個漏極連接的單體平面柵NMOS管M1和M2作為雙向開關。進行充電的時候，對M1的柵極G1施加高電壓，使得M1導通，并對M2的柵極G2施加低電壓，使得M2截止，此時，電流先通過M2的寄生二極管D2從M2的源極S2流到M2的漏極，再從M1的漏極流向M1的源極S1。進行放電的時候，對M1柵極G1施加低電壓，使得M1截止，并對M2的柵極G2施加高電壓，使得M2導通。此時，電流先通過M1的寄生二極管D1從M1的源極S1流到M1的漏極，再從M2的漏極流向M2的源極S2。但是采用平面柵結構的MOS工藝需要足夠的面積才能滿足更高的耐壓需求，同時器件的導通效率很低，功耗很大。

因此，希望進一步優化雙向功率器件的結構，使得雙向功率器件的面積更小，性能更高。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種雙向功率器件及其制造方法，利用溝槽將第一摻雜區分隔為交替的第一類子摻雜區與第二類子摻雜區，構成雙向功率器件的源區和漏區，降低了器件的面積。

根據本發明實施例的第一方面，提供了一種雙向功率器件，包括：半導體層；第一摻雜區，位于所述半導體層中；第一溝槽區的多個溝槽，位于所述第一摻雜區中，將所述第一摻雜區分隔為交替的第一類子摻雜區與第二類子摻雜區；柵介質層，覆蓋所述第一溝槽區的多個溝槽的下部側壁；控制柵，位于所述第一溝槽區的多個溝槽的下部并與所述柵介質層接觸；第一屏蔽介質層，覆蓋所述第一溝槽區的多個溝槽的中部側壁并位于所述控制柵的表面；第一屏蔽柵，位于所述第一溝槽區的多個溝槽的中部并與所述第一屏蔽介質層接觸；第二屏蔽介質層，覆蓋所述第一溝槽區的多個溝槽的上部側壁并位于所述第一屏蔽柵的表面；以及第二屏蔽柵，位于所述第一溝槽區的多個溝槽的上部并與所述第二屏蔽介質層接觸，其中，所述第一屏蔽介質層將所述控制柵和所述第一屏蔽柵分隔，所述第二屏蔽介質層將所述第二屏蔽柵和所述第一屏蔽柵分隔，所述第二屏蔽介質層、所述第一屏蔽介質層以及所述柵介質層的厚度依次遞減。

可選地，所述第一類子摻雜區與所述第二類子摻雜區中的一個作為源區的情況下，所述第一類子摻雜區與所述第二類子摻雜區中的另一個作為漏區，所述源區與所述漏區可以互換。

可選地，還包括第二溝槽區的溝槽，位于所述半導體層中，并與所述第一摻雜區分隔；所述柵介質層還位于所述第二溝槽區的溝槽的側壁上，所述控制柵還位于所述第二溝槽區的溝槽中并與所述柵介質層接觸；所述第一溝槽區的溝槽與所述第二溝槽區的溝槽連通，位于所述第一溝槽區的溝槽中的控制柵與位于所述第二溝槽區的溝槽中的控制柵相連。