[發明專利]一種降低導通電阻的Trench MOSFET結構

在審

• 申請號: 202110011382.8
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN113013247A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 胡蓋;黃傳偉;夏華秋;諸建周;呂文生
• 申請（專利權）人: 江蘇東海半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423
• 代理公司: 蘇州謹和知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32295
• 代理人: 葉棟

本發明是降低導通電阻的Trench MOSFET結構，其結構包括襯底層和位于襯底層表面的源區金屬層、漏區金屬層、柵區金屬層；襯底層上方與源區金屬層、漏區金屬層、柵區金屬層之間從下至上依次設有水平N+漏層、N?漂移區、P型阱區層和N+型源區層；還包括雙溝槽結構：槽型多晶硅柵區和槽型場氧；槽型場氧右側設與水平N+漏層連接的縱向N+漏區；源區金屬層、漏區金屬層、柵區金屬層分別通過接觸孔內金屬分別與N+型源區層、縱向N+漏區、槽型多晶硅柵區連接。本發明的優點：結構設計合理，利用表面漏區縮短了載流子在高阻區的漂移路徑，能有效的減少其導通電阻。

技術領域

本發明涉及的是一種降低導通電阻的Trench MOSFET結構，屬于半導體技術領域。

背景技術

隨著半導體集成電路技術的不斷發展，芯片尺寸不斷縮小，操作電壓也越來越小，因此對電源管理尤其是低壓直流-直流降壓轉換的效率的要求越來越高，高效率小體積開關模式電源應運而生。

這種功率MOS器件的應用相當廣泛，可普及到現代生活的每一個角落。比如在PC、筆記本電腦領域，同時電動車、油電混合車(新能源車)、快速充電、無線充電等領域的應用也正在快速興起，幾乎所有的這些領域都用到這種功率MOSFET器件，而Trench MOSFET則是這個大家庭的重要成員。

眾所周知，功率MOSFET的擊穿電壓與導通電阻間的矛盾關系備受關注，往往在優化導通電阻的同時，其擊穿電壓也會下降。

現有技術傳統低壓Trench MOSFET器件結構其漏極位于襯底層背面，其導通電阻主要由源極接觸電阻、源區體電阻、溝道電阻、積累層電阻、寄生結型晶體管電阻，漂移層電阻、襯底電阻、以及漏極接觸電阻組成，在低壓Trench MOSFET中，漂移層電阻約占比23％。

發明內容

本發明提出的是一種降低導通電阻的Trench MOSFET結構，其目的旨在克服現有技術存在的上述不足，通過位于襯底層表面的N+漏極，在器件開通時，載流子直接通過界面漏區N+和源區N+之間的N-漂移區，大大縮短了載流子在低摻雜區即高阻區的運動距離，從而降低器件導通電阻。

本發明的技術解決方案：一種降低導通電阻的Trench MOSFET結構，其結構包括襯底層和位于襯底層表面的源區金屬層、漏區金屬層、柵區金屬層；襯底層上方與源區金屬層、漏區金屬層、柵區金屬層之間從下至上依次設有水平N+漏層、N-漂移區、P型阱區層和N+型源區層；還包括雙溝槽結構：槽型多晶硅柵區和槽型場氧；槽型場氧右側設與水平N+漏層連接的縱向N+漏區；源區金屬層、漏區金屬層、柵區金屬層分別通過接觸孔內金屬分別與N+型源區層、縱向N+漏區、槽型多晶硅柵區連接。

優選的，所述的水平N+漏層和縱向N+漏區，其重摻雜為低阻區。

優選的，所述的N-漂移區，其輕摻雜為高阻區。

優選的，所述的P型阱區層高度不超過溝槽結構的底部。

優選的，所述的槽型多晶硅柵區頂部位于N+型源區層的底部之上。

優選的，所述的槽型多晶硅柵區內壁及底部附有絕緣柵氧化層，絕緣柵氧化層中間填充有多晶硅，多晶硅與絕緣柵氧化層側面端及底部接觸。

優選的，所述的多晶硅的高度小于溝槽結構的深度。

優選的，所述的槽型場氧貫穿N+型源區層、P型阱區層及N-漂移區，槽型場氧底部與水平N+漏層表面接觸，槽型場氧內填充二氧化硅。

優選的，還包括絕緣介質層，絕緣介質層位于N+型源區層上方，絕緣介質層上開有接觸孔。