[发明专利]一种非对称MOSFET器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种非对称MOSFET器件及其制备方法，其包括半导体基板和位于半导体基板中心区的元胞区；所述元胞区的元胞沟槽位于相邻第二导电类型柱之间，所述第二导电类型柱从所述第一导电类型外延层的顶部垂直向下延伸，所述元胞沟槽内设置有绝缘氧化层，所述绝缘氧化层覆盖元胞沟槽的侧壁和底壁，还覆盖在元胞沟槽槽口外侧的第一导电类型外延层上；所述元胞沟槽内填充有导电多晶硅，所述导电多晶硅覆盖在元胞沟槽槽口外的绝缘氧化层上。采用这种非对称结构后，左边元胞结构可以改变雪崩时电流的流经通道，使得MOSFET器件关断时规避第一导电类型外延层的电阻，避免NPN管开启，从而提高雪崩耐量；而右边的元胞结构又可以保证导通电阻不会太小。

技术领域

本发明涉及一种MOSFET器件，尤其是一种非对称MOSFET器件及其制备方法，属于半导体器件的技术领域。

背景技术

目前，现有的普通N型MOSFET器件包括N+型衬底、N-型外延层（N-epi）、栅氧化层、多晶硅栅极（Poly Gate）、P型体区（Pbody）；要想降低MOSFET器件的导通电阻，必须将元胞密度做大，但是元胞密度越大，电流密度越大，雪崩耐量能力就越弱。这两个参数是互相影响的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种非对称MOSFET器件及其制备方法，其结构紧凑，能有效降低通道电阻，提高雪崩耐量，安全可靠。

本发明提供采用的技术方案是：一种非对称MOSFET器件，包括半导体基板和位于半导体基板中心区的元胞区，所述半导体基板包括第一导电类型衬底和位于第一导电类型衬底上方的第一导电类型外延层；其特征在于：所述元胞区的元胞沟槽位于相邻第二导电类型柱之间，所述第二导电类型柱从所述第一导电类型外延层的顶部垂直向下延伸；所述元胞沟槽的深度小于第二导电类型柱在第一导电类型外延层内的深度；所述元胞沟槽的侧壁外上方设置第二导电类型基区，所述第二导电类型基区与元胞沟槽的侧壁以及相应的第二导电类型柱接触；在第二导电类型基区内设置第一导电类型源区；所述元胞沟槽内设置有绝缘氧化层，所述绝缘氧化层覆盖元胞沟槽的侧壁和底壁，还覆盖在元胞沟槽槽口外侧的第一导电类型外延层上；所述元胞沟槽内填充有导电多晶硅，所述导电多晶硅覆盖在元胞沟槽槽口外的绝缘氧化层上；所述第一导电类型外延层上设置有金属层，所述金属层包括源极金属和栅极金属，所述源极金属与第一导电类型源区、第二导电类型基区和第二导电类型柱欧姆接触，通过绝缘介质层与导电多晶硅绝缘隔离，并填充在接触孔内；所述栅极金属与导电多晶硅欧姆接触；所述绝缘介质层覆盖在第一导电类型外延层以及导电多晶硅上；所述接触孔贯通所述绝缘介质层，对准第二导电类型柱、第二导电类型基区和第一导电类型源区。

进一步地，所述绝缘氧化层与第二导电类型基区内的第一导电类型源区部分交叠。

进一步地，左边的元胞多晶硅延伸到硅表面，右边的元胞多晶硅没有到硅表面。

进一步地，所述半导体基板的材料包括硅。

进一步地，所述第一导电类型衬底的背面设置有漏电极结构。

进一步地，所述元胞沟槽的宽度小于相邻第二导电类型柱间的距离。

进一步地，所述的一种非对称MOSFET器件的制备方法，主要步骤如下：

步骤1，对第一导电类型外延层进行选择性地掩蔽和刻蚀；

步骤2，在元胞沟槽内生长绝缘氧化层；

步骤3，在元胞沟槽内进行导电多晶硅材料的淀积；

步骤4，在元胞沟槽内进行导电多晶硅材料的选择性刻蚀；

步骤5，在所述第一导电类型外延层上方进行第二导电类型杂质离子的注入，扩散后得到第二导电类型基区；