[发明专利]一种低压沟槽栅功率器件及其制造方法

说明书

一种低压沟槽栅功率器件，在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沟槽，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，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设有块状第一导电类型阱区，或者，在所述第二导电类型源区的下方设有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，本发明能够抑制三极管的开启，提高沟槽栅功率器件的可靠性，并降低导通电阻。

技术领域

本发明主要涉及功率半导体晶体管技术领域，具体涉及一种低压沟槽栅功率器件。

背景技术

随着移动设备的普及，与向移动设备供电的电池相关的技术变得越来越重要。根据向移动设备供电的目的，通常使用能够放电或充电的二次电池。因此，根据电池规范，应该在二次电池中设置电池保护电路，该电池保护电路管理电池的放电和充电。

低压功率沟槽栅MOSFET被广泛地作为构成电池保护电路的部件，原因是高密度元胞可以实现低导通电阻(Ron)。随着沟槽栅MOSFET的元胞密度不断的增大，在相邻沟槽之间的硅表面上已经无法直接打孔，因为这种限制，本领域的专家提出了一种新的器件结构，如图3所示，包括N型衬底2，在所述N型衬底2的下方设置漏极金属电极1，在所述N型衬底2的上方设有N型外延层3，在所述N型外延层3的上方设有P型体区4，在所述P型体区4的表面设有互相平行的沟槽5，所述沟槽5向下纵向延伸，穿透第二导电类型体区4进入第一导电类型外延层3内，在沟槽5水平延伸的方向上，沟槽5的两侧的P型体区4的表面间隔设置N型源区6与P型源区9，所述P型源区9与其下方的P型体区4连接；在所述N型源区6、P型源区9与沟槽5的上方设有源极金属电极11，所述源极金属电极11与N型源区6、P型源区9欧姆接触。当上述器件结构击穿时，击穿产生的雪崩电流会进入P型体区4内，沿着N型源区6向P型源区9运动，由于P型体区4内存在寄生电阻，P型体区4内的电势会上升，当P型体区4与N型源区6之间的电势差达到0.7V时，N型源区6、P型体区4、N型外延层3组成的寄生NPN三极管就会开启，导致器件结构的电流不受栅极控制，电流迅速增大，导致器件烧毁失效，如果在沟槽5水平延伸的方向上增加N型源区6的长度，相当于增加P型体区4内的寄生电阻，导致P型体区4内的电势更快上升到0.7V，虽然器件的导电沟道宽度会增大，导通电阻会减小，但是器件更容易失效。

为了能够增加N型源区6的长度而不使寄生NPN三极管开启，需要一种简单且低成本的方案。

发明内容

本发明针对上述器件的问题，提出了一种新型沟槽栅MOSFET器件，能够增加第一导电类型源区的长度而不使寄生NPN三极管开启，同时新器件的制造工艺与现有工艺兼容。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：