[发明专利]一种低压沟槽栅功率器件及其制造方法

权利要求书

1.一种低压沟槽栅功率器件，包括第一导电类型衬底，在所述第一导电类型衬底的下方设置漏极金属电极，在所述第一导电类型衬底的上方设有第一导电类型外延层，在所述第一导电类型外延层的上方设有第二导电类型体区，在所述第二导电类型体区的表面设有互相平行的沟槽，所述沟槽向下纵向延伸，穿透第二导电类型体区进入第一导电类型外延层内；

在沟槽水平延伸的方向上，沟槽的两侧的第二导电类型体区的表面间隔设置第一导电类型源区与第二导电类型源区，所述第二导电类型源区与其下方的第二导电类型体区连接；

在所述第一导电类型源区、第二导电类型源区与沟槽的上方设有源极金属电极，所述源极金属电极与第一导电类型源区、第二导电类型源区欧姆接触；

在所述沟槽内设有接栅极电位的栅极导电多晶硅，所述栅极导电多晶硅通过沟槽侧壁与底部的栅氧层与第一导电类型源区、第二导电类型源区、第二导电类型体区、第一导电类型外延层绝缘，所述栅极导电多晶硅通过沟槽顶部的绝缘介质层与源极金属电极绝缘；

其特征在于：还包括高掺杂阱区，所述高掺杂阱区为设置在沟槽与第二导电类型源区接触的槽段下方的第一导电类型外延层内的第一导电类型阱区，或者为设置在所述第二导电类型源区正下方的第二导电类型高掺杂阱区，所述第二导电类型高掺杂阱区穿透第二导电类型体区进入第一导电类型外延层内，在沟槽水平延伸的方向上，所述高掺杂阱区的长度小于或等于第二导电类型源区的长度。

2.根据权利要求1所述的低压沟槽栅功率器件，其特征在于：所述第一导电类型阱区内第一导电类型杂质的掺杂浓度大于第一导电类型外延层内第一导电类型杂质的掺杂浓度。

3.根据权利要求1所述的低压沟槽栅功率器件，其特征在于：所述第二导电类型高掺杂阱区内第二导电类型杂质的掺杂浓度大于第二导电类型体区内第二导电类型杂质的掺杂浓度。

4.根据权利要求1所述的低压沟槽栅功率器件，其特征在于：所述栅极导电多晶硅的上表面高于第一导电类型源区的下表面。

5.根据权利要求1所述的低压沟槽栅功率器件，其特征在于：在沟槽水平延伸的方向上，所述第一导电类型源区的长度小于30微米，第二导电类型源区的长度大于0.5微米。

6.根据权利要求1所述的低压沟槽栅功率器件，其特征在于：所述栅氧层与绝缘介质层由二氧化硅或氮化硅构成。

7.一种根据权利要求1所述的低压沟槽栅功率器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：在第一导电类型衬底的上表面生长第一导电类型外延层；

第二步：在第一导电类型外延层的上表面选择性刻蚀形成沟槽；

第三步：在沟槽的底部选择性注入第一导电类型杂质，形成第一导电类型阱区；

第四步：在沟槽的侧壁与底部、第一导电类型外延层的表面形成栅氧层，然后在栅氧层的表面淀积导电多晶硅，接着刻蚀去除第一导电类型外延层上表面的与沟槽上方的导电多晶硅，以及沟槽内的靠近沟槽顶部的导电多晶硅，沟槽的顶部形成了一个凹槽，在沟槽内形成栅极导电多晶硅；

第五步：在沟槽的上方与第一导电类型外延层上表面淀积绝缘介质，然后去除沟槽上方与第一导电类型外延层上表面的绝缘介质，在沟槽的顶部的凹槽内保留下的绝缘介质就是绝缘介质层；

第六步：在第一导电类型外延层的上表面注入第二导电类型杂质，退火后形成第二导电类型体区；

第七步：在第二导电类型体区的上表面选择性注入第一导电类型杂质，然后再次选择性注入第二导电类型杂质，两种杂质激活后形成第一导电类型源区与第二导电类型源区；

第八步：在第一导电类型源区、第二导电类型源区与绝缘介质层的上方淀积金属，形成源极金属电极，在第一导电类型衬底的下表面形成漏极金属电极。

8.一种根据权利要求1所述的低压沟槽栅功率器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：在第一导电类型衬底的上表面生长第一导电类型外延层；

第二步：在第一导电类型外延层的上表面选择性刻蚀形成沟槽；

第三步：在沟槽的侧壁与底部、第一导电类型外延层的表面形成栅氧层，然后在栅氧层的表面淀积导电多晶硅，接着刻蚀去除第一导电类型外延层上表面的与沟槽上方的导电多晶硅，以及沟槽内的靠近沟槽顶部的导电多晶硅，沟槽的顶部形成了一个凹槽，在沟槽内形成栅极导电多晶硅；

第四步：在沟槽的上方与第一导电类型外延层上表面淀积绝缘介质，然后去除沟槽上方与第一导电类型外延层上表面的绝缘介质，在沟槽的顶部的凹槽内保留下的绝缘介质就是绝缘介质层；

第五步：在第一导电类型外延层的上表面注入第二导电类型杂质，退火后形成第二导电类型体区；

第六步：在第二导电类型体区的上表面选择性注入第一导电类型杂质，然后选择性注入第二导电类型杂质，然后在上述选择性注入第二导电类型杂质的位置，用大能量若干次注入第二导电类型杂质，使注入的第二导电类型杂质能够进入第二导电类型体区与第一导电类型外延层内，两种杂质激活后形成第一导电类型源区、第二导电类型源区与第二导电类型高掺杂阱区；

第七步：在第一导电类型源区、第二导电类型源区与绝缘介质层的上方淀积金属，形成源极金属电极，在第一导电类型衬底的下表面形成漏极金属电极。