[發明專利]快恢復功率MOSFET及其制造方法

在審

• 申請號: 202110908107.6
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113437137A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 朱袁正;葉鵬;楊卓;周錦程;劉晶晶
• 申請（專利權）人: 無錫新潔能股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 無錫市興為專利代理事務所(特殊普通合伙) 32517
• 代理人: 屠志力

本發明提供一種快恢復功率MOSFET，包括第一導電類型襯底，其上方設有第一導電類型外延層，在所述第一導電類型外延層表面設有溝槽，在所述溝槽的底部設有絕緣介質塊，在所述絕緣介質塊的上表面以及絕緣介質塊上方的溝槽的側壁設有場氧層，所述場氧層包裹著屏蔽柵多晶硅，在所述溝槽的頂部設有柵極多晶硅，所述柵極多晶硅與屏蔽柵多晶硅之間設有層間介質，所述柵極多晶硅與第一導電類型源區、第二導電類型體區、第一導電類型外延層相鄰，并通過柵氧層絕緣，本發明能夠降低反向恢復電荷，加快反向恢復，降低能量損耗，減小柵極震蕩效應。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其是一種快恢復功率MOSFET及其制造方法。

背景技術

如圖1所示，為功率MOSFET傳統結構的元胞結構示意圖，傳統結構包括第一導電類型襯底1，在所述第一導電類型襯底1上方設有第一導電類型外延層2，在所述第一導電類型外延層2表面設有第二導電類型體區10，在所述第二導電類型體區10的表面設有第一導電類型源區11，在所述第一導電類型源區11表面設有溝槽3，所述溝槽3穿透第一導電類型源區11、第二導電類型體區10，最后進入第一導電類型外延層2，在所述溝槽3的側壁以及底部設有場氧層6，所述場氧層6包裹著屏蔽柵多晶硅5，在所述溝槽3的頂部設有柵極多晶硅8，所述柵極多晶硅8與屏蔽柵多晶硅5之間設有層間介質7，所述柵極多晶硅8與第一導電類型源區11、第二導電類型體區10、第一導電類型外延層2相鄰，并通過柵氧層9絕緣，在所述第一導電類型源區11與柵極多晶硅8的上方設有絕緣介質層12，所述絕緣介質層12上方設有源極金屬13，所述源極金屬13通過絕緣介質層12內的通孔14與第一導電類型源區11、第二導電類型體區10歐姆接觸。傳統結構在反向耐壓狀態時，耗盡層漫延至溝槽3的下方導致耗盡層面積過大，耗盡層的面積過大導致反向恢復電荷過大，如果單純增加溝槽深度又會增加輸出電容。

發明內容

為了降低反向恢復電荷，加快反向恢復，降低能量損耗，本發明提供了一種快恢復功率MOSFET及其制造方法。為實現以上技術目的，本發明實施例采用的技術方案是：

第一方面，本發明實施例提供了一種快恢復功率MOSFET，包括第一導電類型襯底，在所述第一導電類型襯底上方設有第一導電類型外延層，在所述第一導電類型外延層表面設有第二導電類型體區，在所述第二導電類型體區的表面設有第一導電類型源區，在所述第一導電類型源區表面設有溝槽，所述溝槽穿透第一導電類型源區、第二導電類型體區，最后進入第一導電類型外延層，其主要改進之處在于：在所述溝槽的底部設有絕緣介質塊，在所述絕緣介質塊的上表面以及絕緣介質塊上方的溝槽的側壁設有場氧層，所述場氧層包裹著屏蔽柵多晶硅，在所述溝槽的頂部設有柵極多晶硅，所述柵極多晶硅與屏蔽柵多晶硅之間設有層間介質，所述柵極多晶硅與第一導電類型源區、第二導電類型體區、第一導電類型外延層相鄰，并通過柵氧層絕緣，在所述第一導電類型源區與柵極多晶硅的上方設有絕緣介質層，所述絕緣介質層上方設有源極金屬，所述源極金屬通過絕緣介質層內的通孔與第一導電類型源區、第二導電類型體區歐姆接觸。

第二方面，本發明實施例提供了一種快恢復功率MOSFET，包括第一導電類型襯底，在所述第一導電類型襯底上方設有第一導電類型外延層，在所述第一導電類型外延層表面設有第二導電類型體區，在所述第二導電類型體區的表面設有第一導電類型源區，在所述第一導電類型源區表面設有溝槽，所述溝槽穿透第一導電類型源區、第二導電類型體區，最后進入第一導電類型外延層，其主要改進之處在于：在所述溝槽的底部設有絕緣介質塊，在所述絕緣介質塊的上表面以及絕緣介質塊上方的溝槽的側壁設有場氧層，所述場氧層包裹著屏蔽柵多晶硅，在所述屏蔽柵多晶硅的頂部的兩側設有柵極多晶硅，所述柵極多晶硅與第一導電類型源區、第二導電類型體區、第一導電類型外延層相鄰，并通過柵氧層絕緣，在所述第一導電類型源區與柵極多晶硅的上方設有絕緣介質層，所述絕緣介質層上方設有源極金屬，所述源極金屬通過絕緣介質層內的通孔與第一導電類型源區、第二導電類型體區歐姆接觸。

在以上兩個實施例中；

進一步地，所述絕緣介質塊的底部距離屏蔽柵多晶硅的底部1.5μm至10μm。