一種溝槽mosfet器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電子器件領(lǐng)域，涉及一種溝槽MOSFET器件。
【背景技術(shù)】
[0002]對于通常用在電力電子系統(tǒng)和電源管理中的半導(dǎo)體器件而言，功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor)，或絕緣柵場效應(yīng)晶體管，被廣泛引入。
[0003]溝槽型功率MOSFET是繼MOSFET之后新發(fā)展起來的高效、功率開關(guān)器件，它采用溝槽型柵極結(jié)構(gòu)場效應(yīng)管，它不僅繼承了 MOS場效應(yīng)管輸入阻抗高(多108Ω)、驅(qū)動電流小(0.1yA左右)的優(yōu)點，還具有耐壓高、工作電流大、輸出功率高、跨導(dǎo)線性好、開關(guān)速度快等優(yōu)良特性。正是由于它將電子管與功率晶體管的優(yōu)點集于一身，因此在開關(guān)電源、逆變器、電壓放大器、功率放大器等電路中獲得廣泛應(yīng)用。因此，高擊穿電壓、大電流、低導(dǎo)通電阻是功率MOSFET的最為關(guān)鍵的指標。但是對功率MOSFET來說，幾乎不可以同時獲得高擊穿電壓和低導(dǎo)通電阻，從而達到在大電流工作時較小的功耗的目的，需要在擊穿電壓和導(dǎo)通電阻兩個指標上互相妥協(xié)。
[0004]為了盡可能優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)達到較高的擊穿電壓和低導(dǎo)通電阻的目的，分裂柵溝槽功率場效應(yīng)管(Split Gate M0SFET)應(yīng)運而生。其主要是通過在溝槽下部集成一個與源極短接的屏蔽柵的場板效應(yīng)來提高擊穿電壓。因此，在相同擊穿電壓的要求下，可以通過增大硅外延層的摻雜濃度來降低功率MOSFET的導(dǎo)通電阻，從而降低大電流工作時的功耗。
[0005]如今，功率器件的元胞區(qū)已經(jīng)能夠通過設(shè)計使其達到較高的耐壓水平，但是在實際的生產(chǎn)過程中，還需要考慮晶體管的邊緣區(qū)域，對于垂直器件來說，一個芯片的邊緣部分的元胞除了要承受垂直方向上的電壓外還要承受水平方向上的電壓，因此器件的終端邊緣區(qū)域成為制約整個器件擊穿電壓的一個不可忽視的因素。
[0006]因此，提供一種新的溝槽MOSFET器件，以提高中壓MOSFET終端區(qū)的耐壓能力，從而提高晶體管的整體耐壓能力，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個重要技術(shù)問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種溝槽MOSFET器件，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中溝槽MOSFET器件的終端區(qū)耐壓能力不高的問題。
[0008]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供一種溝槽MOSFET器件，包括N型重摻雜襯底及形成于所述N型重摻雜襯底上的N型輕摻雜外延層；所述N型輕摻雜外延層中形成有若干元胞區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)及若干終端區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)，其中:所述終端區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)的深度大于所述元胞區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)的深度。
[0009]可選地，所述終端區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)的深度比所述元胞區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)的深度大0.2?2 μ m0
[0010]可選地，所述終端區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)包括形成于溝槽內(nèi)表面的溝槽氧化層及填充于溝槽內(nèi)的多晶硅層。
[0011]可選地，所述溝槽氧化層的厚度范圍是2000?6000埃。
[0012]可選地，所述元胞區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)包括形成于溝槽內(nèi)表面的柵氧化層及填充于溝槽內(nèi)的多晶硅層。
[0013]可選地，所述元胞區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)為分裂柵，包括屏蔽柵及形成于所述屏蔽柵上方的控制柵，所述屏蔽柵與所述控制柵之間通過絕緣層隔離。
[0014]可選地，在靠近終端區(qū)的若干元胞區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)中，至少一個元胞區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)的深度等于所述終端區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)的深度。
[0015]可選地，所述終端區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)的深度范圍是3?6 μπι。
[0016]如上所述，本實用新型的溝槽MOSFET器件，具有以下有益效果:(1)本實用新型的溝槽MOSFET器件中，所述終端區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)的深度大于所述元胞區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)的深度，由于器件工作時反型層形成于溝槽柵表面，較深的終端區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)可以延長反型層的長度，使得終端區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)周圍的耗盡程度更高，從而有助于提升中壓M0SFET( > 150V)終端區(qū)的耐壓能力；(2)終端區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)的溝槽氧化層采用厚氧化層(2000?6000埃)，可以進一步提高終端區(qū)耐壓能力；(3)元胞區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)既可采用常規(guī)的溝槽柵結(jié)構(gòu)，也可以采用耐壓能力更高的分裂柵結(jié)構(gòu)，從而滿足不同的性能要求。
【附圖說明】
[0017]圖1顯示為本實用新型的溝槽MOSFET器件在實施例一中的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0018]圖2顯示為本實用新型的溝槽MOSFET器件在實施例二中的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0019]圖3顯示為本實用新型的溝槽MOSFET器件于實施例三中的制作工藝流程圖。
[0020]圖4顯示為在N型重摻雜襯底上形成N型輕摻雜外延層的示意圖。
[0021]圖5顯示為實施例三中在N型輕摻雜外延層上形成一硬掩膜層，并在硬掩膜層中形成開口的示意圖。
[0022]圖6顯示為實施例三中在硬掩膜層表面形成覆蓋元胞區(qū)的掩蔽層，并對位于終端區(qū)的N型輕摻雜外延層往下刻蝕預(yù)設(shè)深度的示意圖。
[0023]圖7顯示為對所述N型輕摻雜外延層進行刻蝕，形成若干元胞區(qū)溝槽及若干終端區(qū)溝槽的示意圖。
[0024]圖8顯示為本實用新型的溝槽MOSFET器件于實施例四中的制作工藝流程圖。
[0025]圖9顯示為實施例四中在N型輕摻雜外延層上形成一硬掩膜層，并在硬掩膜層中形成若干開口的示意圖。
[0026]圖10顯示為實施例四中在硬掩膜層表面形成覆蓋元胞區(qū)的掩蔽層，并將位于終端區(qū)的開口底部殘留的硬掩膜層去除的示意圖。
[0027]圖11顯示為本實用新型的溝槽MOSFET器件于實施例五中的制作工藝流程圖。
[0028]圖12顯示為實施例五中在N型輕摻雜外延層上形成一硬掩膜層，并在所述硬掩膜層中形成若干元胞區(qū)開口及終端區(qū)開口的示意圖。
[0029]元件標號說明
[0030]SI ?S5 步驟
[0031]I元胞區(qū)
[0032]II終端區(qū)
[0033]IN型重摻雜襯底
[0034]2N型輕摻雜外延層
[0035]3元胞區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)
[0036]31柵氧化層
[0037]32，42多晶硅層
[0038]33屏蔽柵
[0039]34控制柵
[0040]35絕緣層
[0041]4終端區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)
[0042]41溝槽氧化層
[0043]5硬掩膜層
[0044]6開口
[0045]7掩蔽層
[0046]8元胞區(qū)溝槽
[0047]9終端區(qū)溝槽
[0048]10元胞區(qū)開口
[0049]11終端區(qū)開口
[0050]W1元胞區(qū)開口的寬度
[0051]W2終端區(qū)開口的寬度
【具體實施方式】
[0052]以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。
[0053]請參閱圖1至圖12。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0054]實施例一
[0055]本實用新型提供一種溝槽MOSFET器件，請參閱圖1，顯示為該器件的結(jié)構(gòu)剖視圖，包括N型重摻雜襯底I及形成于所述N型重摻雜襯底I上的N型輕摻雜外延層2 ;所述N型輕摻雜外延層2中形成有若干元胞區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)3及若干終端區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)4，其中:所述終端區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)4的深度大于所述元胞區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)3的深度。
[0056]所述元胞區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)3位于溝槽MOSFET器件的元胞區(qū)I，所述終端區(qū)溝槽結(jié)構(gòu)4位于溝槽MOSFET器件的終端區(qū)II。
[0057]具體的，所述N型重摻雜襯底I作為溝槽MOSFET器