[发明专利]分裂栅型沟槽功率MOS器件的终端结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种分裂栅型沟槽功率MOS器件的终端结构。本发明也涉及一种分裂栅型沟槽功率MOS器件的终端的制造方法。

背景技术

在20世纪九十年代，功率沟槽MOS场效应晶体管(Power Trench MOSFET)的发展和工业化技术的主要研究方向，主要在最小化低压功率器件的正向导通电阻(Ron)。今天，功率沟槽MOS器件的结构已经适用于大多数功率MOSFET的应用中，并且器件的特性不断地接近硅材料的一维限制(表述了器件漂移区特征导通电阻和关断态时击穿电压的理论关系)。降低表面电场REduced SURface Field(RESURF)技术的提出，可以令击穿电压为600V的功率沟槽MOS器件超过硅材料的一维限制。接着依据RESURF的工作原理，又出现分裂栅型沟槽(Split-Gate Trench)MOSFET器件结构，可以在等比例缩小的30V左右的低压下超过硅材料的一维限制。因此，分裂栅型沟槽MOSFET器件在低、中压(20～200V)范围内，拥有较低的正向导通电阻，占有明显的优势。

但是，当前的分裂栅型沟槽MOSFET器件的终端结构虽然能够保证器件的耐压，但是复杂的结构需要过多的工艺和光刻板来配合，因此必然增加器件的成本并降低器件的工作可靠性。提高集成度和减少光刻次数时最为有效的降低成本的方法。但是集成度高的提升受限于半导体企业的设备能力以及工艺能力而难于实现，或者会对器件的开关特性带来负面的影响。因此，优化器件结果，优化工艺制造流程，在提高了分裂栅型沟槽MOSFET器件件的可靠性的同时，降低了器件的制作成本。

现有的工艺过程中，制造分裂栅型沟槽MOSFET器件，一般需要5-7块板。公开号为US20090008709A的美国专利《Power Semiconductor Devices With Trenched Shielded Split Gate Transistor And Methods Of Manufacture》，公开了一种7块光刻板的分裂栅型沟槽MOSFET器件及其终端结构。所用到得7块光刻板分别是：沟槽层光刻板1，形成终端时的多晶硅和氧化物回刻蚀时隔离的光刻板2，有源区同场氧化层域光刻板3，源电极接触孔光刻板4，栅电极引出孔光刻板5，金属层光刻板6，表面钝化、光刻压焊点7。具体如图1所示。其特点是终端同源电极接触。但是器件的栅电极引出孔在器件内部有源区内，会占用元胞有源区面积，从而降低晶圆的利用率，并且板次较多。

公开号为CN101853854A的中国专利《一种改进型终端结构的沟槽功率MOS器件及其制造方法》，公开了一种5块光刻板的深沟槽MOSFET器件及其终端结构。所用到的5块光刻板分别是：深沟槽刻蚀的光刻板1，有源区层光刻板2，源电极接触孔光刻板3，金属层光刻板4，表面钝化、光刻压焊点5。具体如图2所示。其特点为终端处的深沟槽同时为保护环和截止环。但工艺上并没有精简，为了让终端处的深沟槽能够起到截止作用，并同元胞中的沟槽在一块板中形成，因此元胞中的沟槽会很深，会增大器件的栅漏寄生电容(Cgd)，从而影响器件的开关特性。并且源电极接触孔进入了终端结构中，该终端结构的抗击穿效率将会受到影响。

公开号为US007800185B2的美国专利《Closed Trench MOSFET With Floating Trench Rings As Termination》，公开了一种5块光刻板的深沟槽MOSFET器件及其终端结构。所用到得5块光刻板分别是：深沟槽刻蚀的光刻板1，N+源阻挡层光刻板2，源电极接触孔光刻板3，金属层光刻板4，表面钝化、光刻压焊点5。具体如图3所示。其特点为：终端由一系列的深沟槽构成，且终端中得多晶硅电极悬浮，因此悬浮电极中得P-区域很容易受外界影响，从而不利于器件的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在保证器件有超低的导通电阻的同时，不影响器件的击穿电压及寄生电容的分裂栅型沟槽功率MOS器件的终端结构。本发明的目的还在于提供一种能降低器件的制作成本的分裂栅型沟槽功率MOS器件的终端结构的制造方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的分裂栅型沟槽功率MOS器件的终端结构包括栅引出电极101、栅电极下部悬浮多晶硅电极102、厚氧化层103、栅电极连接金属104、源电极105、漂移区(N-)106、漏电极107；栅电极引出电极101、栅电极下部悬浮多晶硅电极102和厚氧化层103组合结构构成器件终端且在相同掩膜板及相同工艺中形成。