[發明專利]一種功率開關器件結構及其制作方法

在審

• 申請號: 202110383111.5
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113299754A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 郭亮良
• 申請（專利權）人: 瑤芯微電子科技（上海）有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L29/40;H01L29/423;H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 劉星

本發明提供一種功率開關器件結構及其制作方法，該功率開關器件結構包括漏極層、襯底、第一導電類型外延層、層間介質層、源極層及柵極層，其中外延層中含有柵極溝槽與耐壓溝槽；所述柵極溝槽中的第一控制柵層與第二控制柵層電連接至所述柵極層，屏蔽柵層、第二導電類型體區及第一導電類型源區電連接至所述源極層，所述耐壓溝槽中的第一導電層、第二導電層、第三導電層、所述耐壓溝槽左側第二導電類型體區及所述耐壓結構右側的第二導電類型體區電連接至所述源極層。本發明的功率開關器件結構中的溝槽柵結構能夠降低柵漏電容Cgd，耐壓結構能夠增大漏源電容Cds及增強器件的耐壓能力，進而有效的提高了功率開關器件的抗漏極電壓震蕩能力和耐壓能力。

技術領域

本發明屬于半導體器件領域，涉及一種功率開關器件結構及其制作方法。

背景技術

在功率應用場合，金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)作為開關管得到了廣泛應用，現有的常用技術是溝槽式結構，該結構在降低導通電阻的同時具有較高的擊穿電壓，但存在柵漏電容過大導致的動態損耗較大的問題；分裂柵溝槽式(Spilt Gate Trench，簡稱SGT)金屬氧化物半導體場效應晶體管器件將普通溝槽式金屬氧化物半導體場效應晶體管的溝槽型柵極通過介質隔離分離為兩個柵極，通過左右結構或上下結構將其中一個柵極與源極電位相連，減少柵漏交疊面積來達到降低米勒電容Cgd，提高器件開關速度，達到降低器件動態損耗的目的。因此，分裂柵溝槽式金屬氧化物半導體場效應晶體管器件在中低壓應用場合得到了廣泛的應用。但是，目前多數分裂柵溝槽式金屬氧化物半導體場效應晶體管器件由于抗漏極電壓震蕩的能力和耐壓能力的限制，在高速開關應用場合容易發生失效，從而影響電器的正常運行。

因此，在半導體設計及制造領域急需開發出一款抗漏極電壓震蕩的能力強和耐壓能力高的功率開關器件。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種功率開關器件結構及其制作方法，用于解決現有技術中功率開關器件的抗漏極電壓震蕩能力弱，耐高壓能力差的問題。

為了實現上述目的及其他相關目的，本發明提供了一種功率開關器件結構，所述功率開關器件包括：

疊層結構，包括在垂直方向上依次堆疊的漏極層、襯底、第一導電類型外延層、層間介質層、源極層及柵極層；

溝槽柵結構，包括柵極溝槽及位于所述柵極溝槽中的場板、第一控制柵層、第二控制柵層、屏蔽柵層、第一柵介質層及第二柵介質層，其中，所述柵極溝槽自所述外延層頂面開口，并往所述外延層的底面方向延伸，但未貫穿所述外延層的底面；所述場板位于所述柵極溝槽底部；所述第一控制柵層、所述第二控制柵層及所述屏蔽柵層均位于所述場板上方，且所述屏蔽柵層在水平方向上位于所述第一控制柵層與所述第二控制柵層之間，所述第一控制柵層與所述第二控制柵層的底面均高于所述屏蔽柵的底面，所述第一控制柵層與所述第二控制柵層分別通過第一接觸孔與第二接觸孔電連接至所述柵極層，所述屏蔽柵層通過第三接觸孔電連接至所述源極層；所述第一柵介質層包圍所述第一控制柵層的側面與底部，所述第二柵介質層包圍所述第二控制柵層的側面與底部；

第二導電類型體區，位于所述外延層的頂部并分布于所述溝槽柵結構左右兩側，且所述體區的底面不低于所述第一控制柵層及第二控制柵層的底面；

第一導電類型源區，位于所述體區的頂部并通過第四接觸孔電連接至所述源極層，且所述源區的底面不低于所述底面。

可選地，所述第一控制柵層的材質包括多晶硅，所述第二控制柵層的材質包括多晶硅，所述屏蔽柵層的材質包括多晶硅。

可選地，所述第四接觸孔在垂直方向上貫穿所述源區，并往下延伸至所述體區中。