CN206059398U - 多栅分布的沟槽栅超结mosfet器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多栅分布的沟槽栅超结MOSFET器件，包括元胞结构，其特征是：单个元胞包括N+衬底，在N+衬底的正面生长N－外延层，在N－外延层的正面沉积源极金属，形成MOSFET器件的源极；在所述N－外延层两侧形成由N－外延层正面向背面延伸的P柱深槽结构；在所述N－外延层的上部中间形成两个或两个以上的沟槽栅结构；在所述N－外延层上部相邻两个沟槽栅结构之间、以及沟槽栅结构和P柱深槽结构之间形成P+体区，在P+体区的顶部形成N+源区，N+源区位于沟槽栅结构的顶部两侧。本实用新型采用具有两条或两条以上的沟槽栅结构，能够在超结功率器件开启时增加导通电流通路，相当于并联了导通电阻，从而降低器件的导通电阻。

Description

多栅分布的沟槽栅超结MOSFET器件

技术领域

本实用新型涉及一种功率MOS管器件，尤其是一种多栅分布的沟槽栅超结MOSFET器件，属于半导体技术领域。

背景技术

超结功率器件基于电荷平衡技术，相同的耐压下，降低了外延的厚度，也降低了导通电阻。沟槽栅超结MOSFET器件，在此基础上，屏蔽了JFET效果，进一步的降低了导通电阻，降低了导通损耗。而在此情况下，导通电阻的减小又再次受到了限制，基本限制于外延的选取。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种多栅分布的沟槽栅超结MOSFET器件，在保持外延结构不变的情况下，有效降低导通电阻，避免导通电阻受限于外延选取的缺陷。

按照本实用新型提供的技术方案，所述多栅分布的沟槽栅超结MOSFET器件，包括元胞结构，其特征是：单个元胞包括N+衬底，在N+衬底的正面生长N－外延层，在N－外延层的正面沉积源极金属，形成MOSFET器件的源极；

在所述N－外延层两侧形成由N－外延层正面向背面延伸的P柱深槽结构；在所述N－外延层的上部中间形成两个或两个以上的沟槽栅结构；在所述N－外延层上部相邻两个沟槽栅结构之间、以及沟槽栅结构和P柱深槽结构之间形成P+体区，在P+体区的顶部形成N+源区，N+源区位于沟槽栅结构的顶部两侧。

进一步的，所述沟槽栅结构包括设置于N－外延层上部的栅极沟槽，在栅极沟槽内壁形成栅氧化层，在栅极沟槽中填充栅极多晶。

进一步的，所述源极金属和沟槽栅结构之间由介质层进行隔离。

进一步的，在所述N+衬底背面沉积漏极金属形成MOSFET器件的漏极。

进一步的，所述P+体区和P柱深槽结构的顶部形成用于接触的P+型接触区。

本实用新型所述多栅分布的沟槽栅超结MOSFET器件，单个元胞采用具有两条或两条以上的沟槽栅结构，能够在超结功率器件开启时增加导通电流通路，相当于并联了导通电阻，从而降低器件的导通电阻。在相同的外延结构下，多沟槽栅结构的器件比单个栅槽的结构，耐压不变，且能有效的降低导通电阻。

附图说明

图1为本实用新型所述沟槽栅超结MOSFET器件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示：所述多栅分布的沟槽栅超结MOSFET器件包括N+衬底1、N－外延层2、P柱深槽结构3、栅氧化层4、栅极多晶5、P+体区6、N+源区7、源极金属8、介质层9等。

本实用新型所述多栅分布的沟槽栅超结MOSFET器件，包括若干元胞结构，如图1所示，单个元胞包括N+衬底1，在N+衬底1背面可以沉积漏极金属形成MOSFET器件的漏极，在N+衬底1的正面生长N－外延层2；在所述N－外延层2两侧形成由N－外延层2正面向背面延伸的P柱深槽结构3，P柱深槽结构3采用现有常规的工艺形成：可以在N－外延层2自正面向背面进行刻蚀形成深槽结构，然后在深槽结构中填充P型杂质层，形成P柱深槽结构3；所述P柱深槽结构3用于实现超结MOSFET器件的横向耐压。

在所述N－外延层2的上部中间形成两个或两个以上的沟槽栅结构，该沟槽栅结构作为MOSFET器件的栅极；所述沟槽栅结构包括设置于N－外延层2上部的栅极沟槽，在栅极沟槽内壁形成栅氧化层4（Gate oxide），在栅极沟槽中填充栅极多晶5（Poly gate）；该沟槽栅结构的制作工艺采用现有常规工艺：如先在N－外延层2的上部刻蚀形成栅极沟槽，然后在栅极沟槽的内壁制作栅氧化层4，再在栅极沟槽内部进行多晶硅的沉积，得到填充栅极沟槽内部的栅极多晶5。

在所述N－外延层2上部相邻两个沟槽栅结构之间、以及沟槽栅结构和P柱深槽结构3之间形成P+体区6，在P+体区6的顶部形成N+源区7，N+源区位于沟槽栅结构的顶部两侧；所述P+体区6和P柱深槽结构3的顶部形成用于接触的P+型接触区。

在所述N－外延层2的正面沉积源极金属8，形成MOSFET器件的源极；所述源极金属8和沟槽栅结构之间由介质层9进行隔离。

本实用新型所述多栅分布的沟槽栅超结MOSFET器件采用多栅槽设计，引入两条或多条多晶硅深槽栅。相对于原设计一个多晶硅深槽栅的结构，相当于增加了两条或多条导通电路。在同一外延的基础上，不改变耐压，并且能有效的降低导通电阻。

传统的平面栅超结MOSFET，因为存在P型体区间的JFET区域，会增加导通电阻；并且由于沟道长度等限制，很难进一步缩小器件尺寸。本实用新型采用多个沟槽栅结构，完全屏蔽了JFET效应。

Claims (5)

1.一种多栅分布的沟槽栅超结MOSFET器件，包括元胞结构，其特征是：单个元胞包括N+衬底（1），在N+衬底（1）的正面生长N－外延层（2），在N－外延层（2）的正面沉积源极金属（8），形成MOSFET器件的源极；

在所述N－外延层（2）两侧形成由N－外延层（2）正面向背面延伸的P柱深槽结构（3）；在所述N－外延层（2）的上部中间形成两个或两个以上的沟槽栅结构；在所述N－外延层（2）上部相邻两个沟槽栅结构之间、以及沟槽栅结构和P柱深槽结构（3）之间形成P+体区（6），在P+体区（6）的顶部形成N+源区（7），N+源区位于沟槽栅结构的顶部两侧。

2.如权利要求1所述的多栅分布的沟槽栅超结MOSFET器件，其特征是：所述沟槽栅结构包括设置于N－外延层（2）上部的栅极沟槽，在栅极沟槽内壁形成栅氧化层（4），在栅极沟槽中填充栅极多晶（5）。

3.如权利要求1所述的多栅分布的沟槽栅超结MOSFET器件，其特征是：所述源极金属（8）和沟槽栅结构之间由介质层（9）进行隔离。

4.如权利要求1所述的多栅分布的沟槽栅超结MOSFET器件，其特征是：在所述N+衬底（1）背面沉积漏极金属形成MOSFET器件的漏极。

5.如权利要求1所述的多栅分布的沟槽栅超结MOSFET器件，其特征是：所述P+体区（6）和P柱深槽结构（3）的顶部形成用于接触的P+型接触区。