[發明專利]一種DPT功率器件結構

在審

• 申請號: 202211245614.7
• 申請日: 2022-10-12
• 公開（公告）號: CN115621309A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 王宇澄
• 申請（專利權）人: 廣州正華芯微電子技術有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L29/06;H01L29/417;H01L29/78
• 代理公司: 無錫科嘉知信專利代理事務所(普通合伙) 32515
• 代理人: 顧翰林

本發明公開了一種DPT功率器件結構；包括背面金屬層，所述背面金屬層的上部設有襯底層，所述襯底層上設有外延層，所述外延層上開設有若干深槽，若干所述深槽的內壁上設有氧化層，所述深槽之間的所述襯底上開設有淺槽，所述淺槽的內壁上也設有氧化層，所述外延的頂端設置有P?區域，所述P?區域的上端設有TiSi化合物層；本發明將多晶硅柵極從深槽中獨立出來，形成深槽和淺槽獨立的溝槽結構，深槽結構用作器件漂移區來提高器件耐壓水平，取消了專門的頂端金屬層柵極引出孔和源極引出孔，可以縮小單元尺寸，改善器件參數，使用TiSi化合物提供電子，取消了N+source區域，降低了深槽的深度和溝道長度，簡化了工藝，降低了器件導通電阻。

技術領域

本發明屬于半導體器件領域，具體涉及一種DPT功率器件結構。

背景技術

在中低壓功率半導體器件領域，DPT結構已經被廣泛采用，對比傳統功率MOSFET器件，DPT結構因其具有電荷耦合效應，在傳統溝槽mosfet垂直耗盡(p-body/n-epi結)基礎上引入了水平耗盡，將器件電場由三角形分布改變為近似矩形分布。在采用同樣摻雜濃度的外延規格情況下，器件可以獲得更高的擊穿電壓。該結構溝槽內上部為柵極(gate)，柵電極下方有一塊電極，這個電極我們稱之為屏蔽電極或耦合電極。屏蔽電極與源端(source)連接，能夠發揮屏蔽柵極與漂移區的作用，降低了米勒電容以及柵電荷，因此器件的開關速度更快、損耗低。該結構在中低壓功率器件領域得到廣泛應用。

影響DPT器件耐壓主要有以下幾個因素：

1、溝槽結構深度(增加水平電場寬度)；

2、器件中結構單元尺寸(pitch)，(改變溝槽之間水平耗盡狀態)；

3、漂移區雜質濃度(和外延電阻率相關，影響溝槽之間水平耗盡狀態)；

4、深溝槽內厚氧化層厚度。

由于漂移區的雜質濃度降低雖然可以提供耐壓，但會增大器件導通電阻。因此，為增大器件耐壓，并降低器件的導通電阻，一般采用減小元胞尺寸，降低漂移區的電阻率，提高溝槽結構深度的方式。

在實際工藝中，提高溝槽結構能增加水平電場寬度，明顯提高器件耐壓。但溝槽深度受限于工廠設備和工藝能力，超過一定深度，會增加器件制造難度和制造成本，所以溝槽結構深度很難大幅度增加。

采用減小結構的單元尺寸是目前實際產品中最常用的方式。減小結構的單元尺寸可以改善溝槽之間耗盡層的耗盡狀態，溝槽更完美的耗盡狀態可以提高器件耐壓。減小結構的單元尺寸一般需要減小溝槽寬度和減小溝槽之間間距的辦法。如圖1所示，為現有常規具有DPT結構的MOS器件結構圖，當結構的單元尺寸縮小到一定程度后，無法進一步縮小，限制如下：

1，溝槽寬度縮小可以縮小單元尺寸，但溝槽深寬比受限于工廠設備和工藝能力，溝槽寬度不能無限制縮小，會增加器件制造難度和制造成本。

2，溝槽之間有source引出孔的存在，孔的尺寸和孔和溝槽之間的最小距離決定了溝槽之間的距離，孔的尺寸和孔和溝槽之間的最小距離，也受限與工廠工藝能力，更小的尺寸會增加器件制造難度和制造成本。

3，溝槽頂部有gate引出孔的存在，孔的尺寸也使得溝槽寬度無法進一步縮小。

器件耐壓提高的同時，溝槽內厚氧化層必須相應增加厚度，以保證氧化層有同樣的耐壓能力，增加氧化層的厚度必須同時增加溝槽的寬度，以保證source poly能填充到長完厚氧化層的深溝槽里面，這也使得溝槽寬度無法進一步縮小。

采用更深的溝槽結構，可以增加溝槽間漂移區的厚度，增加器件耐壓，但溝槽深度受限于工廠設備和工藝能力。現有DPT結構溝槽上部被gate poly結構占據，下部為sourcepoly結構，這種結構的缺點有：